Новый механизм выведения ртути найден у императорских пингвинов
Ученые обнаружили, что императорские пингвины нейтрализуют отравление ртутью с помощью селена – это новый способ для морских животных, который до сих пор был известен только у бактерий.
Ртуть блестит как серебро, и является одним из немногих металлов, остающихся жидкими при комнатной температуре. Неудивительно, что римские ученые, такие как Плиний Старший (23/24-79 гг. н. э.), уже называли этот тяжелый металл «Argentum vivum», то есть «живое серебро». Однако неправильное использование ртути может быстро привести к серьезному отравлению и смерти человека или животного.
Поэтому на глобальном уровне органы здравоохранения классифицируют ртуть как одно из самых опасных веществ. Даже в небольших количествах этот редкий металл, при постоянном попадании в организм, может стать вредным для большинства живых существ. Кроме того, если он накапливается в течение длительного времени в водных и наземных пищевых цепях, он может превращаться в метилртуть, токсичную для нервной системы.
Врачи и химики уже столетиями исследуют, что может помочь в случае отравления. Исследователи черпают знания по этому вопросу, в частности из животного мира, наблюдая, как дикие животные выводят ртуть из организма. По крайней мере, новый для животных такой тип детоксикации, который, как обнаружила международная группа исследователей под руководством Алена Мансо, используют императорские пингвины.
«Лунный металл» против ртути
На протяжении многих лет Ален Мансо из CNRS, Национального центра научных исследований Франции и его коллеги изучают, как животные выводят ртуть из организма. В 2021 году они обнаружили, что наземные и водные хищники могут разными способами химически нейтрализовать метилртуть.
Гигантские буревестники и гринды для этого поглощают металлоид селен, названный в честь греческой богини Луны Селен. С помощью селенопротеинов эти животные превращают вредную ртуть в селенид ртути. Конечно, это все равно не очень полезно для здоровья, но если животные поглощают большое количество селена, это гораздо менее токсично.
«Мы знали о механизме воздействия на организм животных, подвергающихся воздействию больших количеств ртути. Теперь мы хотели узнать, что происходит с животными, которые находятся ниже в пищевой цепочке, такими как пингвины», – объясняет Ален Мансо.
Императорские пингвины питаются преимущественно антарктическим хеком и кальмарами. Эти виды рыб обычно содержат метилртуть, хотя и в небольших количествах. Поэтому пингвины, как правило, менее загрязнены ртутью, чем зубастые киты, гигантские буревестники и другие хищники, находящиеся выше в пищевой цепи. Однако эти птицы в торжественном наряде, ходящие по льду, также развили внутренний механизм защиты от ртути.
Пингвины подражают бактерии
Как обнаружили ученые с помощью спектроскопии поглощения рентгеновских лучей, императорские пингвины частично детоксицируются тем же химическим путем, что и гигантские буревестники. Однако одна мелкая деталь делает большую разницу.
Вместо того чтобы производить селенопротеины, пингвины образуют комплекс, который называется ртуть-дитиолат. Он связывается с определенными ферментами и изменяет их функцию так, что они нейтрализуют ртуть. Такой способ детоксикации раньше не наблюдался у животных, а только у бактерий.
«Мы считаем, что этот «менее сложный» способ детоксикации чаще встречается у позвоночных, которые находятся ниже в пищевой цепочке. Они менее загрязнены метилртутью и, вероятно, не нуждаются в такой совершенной системе, как у гигантских буревестников», – отмечают авторы.
На следующем этапе исследователи хотят изучить, кроме пингвинов, еще и змей, крокодилов и красного тунца большую хищную рыбу.
От матери к птенцу
Благодаря экспедиции в Антарктиду ученые также имели возможность изучить кладку пингвинов. Это были яйца, брошенные родителями во время раннего инкубационного периода в холодную и темную зиму. Уже было известно, что матери-пингвины передают метилртуть в белке яйца своим птенцам.
В том же исследовании ученые обнаружили, что часть ртути, содержащаяся в желтке яйца, детоксицируется с помощью усовершенствованного пингвинского механизма. Однако, поскольку доля белка яйца выше желтка, большая часть ртути находится в токсичной форме метилртута.
«Однако, выделение токсической ртути во время образования яиц количественно незначительно по сравнению с выделением в перьях во время линьки», — заключает исследователь, профессор Пако Бустаманте.
Это можно сравнить с человеком, у которого метилртуть частично выводится через волосы, тогда как ее перенос через плаценту во время беременности матери, как известно, нарушает нейрологическое развитие плода.