Результаты, опубликованные в Proceedings of the National Academy of Sciences по случаю 25-й годовщины разлива нефти Exxon Valdez, показывают, как крупнейший разлив нефти в морской среде в истории Соединенных Штатов мог повлиять на тунцов и другие виды, которые нерестились в загрязненных нефтью местах обитания на шельфе. север Мексиканского залива.Атлантический голубой тунец, желтоперый тунец и другие крупные хищные рыбы нерестятся в северной части Персидского залива в весенние и летние месяцы, время, которое совпало с разливом Deepwater Horizon в 2010 году. Эти рыбы производят плавучие эмбрионы, которые плавают у поверхности океана, потенциально в море. вред, так как сырая нефть из поврежденного устья поднималась с морского дна, образуя большие поверхностные пятна.
Новое исследование показывает, что воздействие сырой нефти отрицательно влияет на развитие сердца у двух видов тунца и вида амберджек, замедляя сердцебиение или вызывая несогласованный ритм, что в конечном итоге может привести к сердечной недостаточности.«Мы знаем из разлива компании Exxon Valdez в проливе Принца Уильяма в 1989 году, что недавно отнерестившаяся рыба особенно уязвима для токсичности сырой нефти», — сказал Нат Шольц, доктор философии, руководитель программы экотоксикологии Северо-западного научного центра рыболовства NOAA в Сиэтле. «Этот разлив научил нас уделять пристальное внимание формированию и работе сердца».«Время и место разлива вызвали непосредственную озабоченность у синего тунца», — сказала Барбара Блок, доктор философии, соавтор исследования и профессор биологии Стэнфордского университета. «Этот разлив произошел в лучших нерестилищах голубого плавника, и новые данные указывают на компрометирующее влияние нефти на физиологию и морфологию эмбрионов и личинок голубого плавника».
Недавние исследования все чаще рисуют более подробную картину того, как получаемые из нефти полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) действуют на сердце. Ранее в этом году команда Stanford-NOAA показала в соответствующей статье, опубликованной в Science (Brette et al. 343: 772), что образцы сырой нефти Deepwater Horizon блокируют взаимодействие возбуждения и сжатия — жизненно важные процессы для нормального сокращения между ударами и сокращениями. стимуляция сердца — в отдельных клетках сердечной мышцы, выделенных из молоди синего и желтоперого тунца.
«Теперь мы лучше понимаем, почему сырая нефть токсична и не сулит ничего хорошего эмбрионам синего или желтоперого тунца, плавающим в загрязненных нефтью средах обитания». — сказал Блок. «На уровне отдельной клетки сердечной мышцы мы обнаружили, что нефть действует как фармакологический препарат, блокируя ключевые процессы, которые имеют решающее значение для возбудимости сердечных клеток».Этот механизм объясняет, почему в настоящем исследовании команда наблюдала ряд сердечных эффектов в развивающихся сердцах интактных эмбрионов. «Мы непосредственно наблюдали за биением сердца эмбрионов живых рыб, подвергшихся воздействию сырой нефти», — сказал доктор Джон Инкардона, токсиколог-исследователь NOAA и ведущий автор исследования. «Крошечные потомки тунцов и других видов Персидского залива полупрозрачны, и мы можем использовать цифровую микроскопию, чтобы наблюдать за развитием сердца».Основная трудность, с которой столкнулись исследователи, заключалась в доступе к живым животным. Тунца сложно выращивать в неволе, и во всем мире существует мало объектов для нереста.
В открытом океане хрупкие эмбрионы и личинки рыб смешиваются со многими другими типами планктона, и они обычно не выживают в суровых условиях в сети, буксируемой у поверхности. Это сделало практически невозможным оценку кардиотоксичности для развития в образцах, собранных вблизи поверхностных нефтяных пятен Deepwater Horizon.
Чтобы обойти эту проблему, международная команда принесла рыбам масло. Образцы сырой нефти были взяты из поврежденной вертикальной трубы и поверхностных нефтесборщиков.
Затем образцы были доставлены в единственные в мире наземные инкубаторы, способные нерестить тунца в неволе.Такой подход позволил ученым спроектировать экологически значимые воздействия сырой нефти на синего и желтоперого тунцов на морских исследовательских объектах в Австралии и Панаме, соответственно. Люк Гарднер, австралийский научный сотрудник, получивший докторскую степень в Стэнфордском университете и соавтор статьи PNAS, сыграл жизненно важную роль в помощи команде в исследовании голубого тунца.
«Сохранение синего тунца в культуре является сложной задачей, и нам выпала честь успешно протестировать сырую нефть на австралийских предприятиях, единственном наземном инкубатории, в котором выращивают синего тунца. Это дало нам доступ к эмбрионам тунца и позволило нам изучить токсичность нефти для развития ", — сказал Гарднер. Новаторскими усилиями по разработке новых методов тестирования также руководил доктор философии Мартин Грозелл из Университета Майами.Новое исследование пополняет растущий список рыб, на которые влияет сырая нефть. «Это соответствует шаблону», — сказал Инкардона. «Тунцы и амберджек, подвергшиеся воздействию сырой нефти Deepwater Horizon, пострадали примерно так же, как сельдь была деформирована сырой нефтью Alaska North Slope, разлитой в проливе Принца Уильяма во время аварии Exxon Valdez».
Сырая нефть представляет собой сложную смесь химикатов, некоторые из которых, как известно, токсичны для морских животных. Предыдущие исследования были сосредоточены, в частности, на ПАУ, которые также можно найти в каменноугольной смоле, креозоте, загрязнении воздуха и ливневых стоках с суши.
После разлива нефти ПАУ могут в течение многих лет сохраняться в морской среде обитания и вызывать различные неблагоприятные экологические последствия.Аномалии развития были очевидны у голубого и желтоперого тунца при очень низких концентрациях, примерно от одной до 15 частей на миллиард общих ПАУ. Эти уровни ниже измеренных концентраций ПАУ во многих пробах, отобранных из верхней части водной толщи северного залива во время активной фазы разлива Deepwater Horizon.
Тяжело пораженная рыба с сердечной недостаточностью и деформированными челюстями, вероятно, погибнет вскоре после вылупления. Тем не менее, команда NOAA показала в своей предыдущей работе, что рыба, пережившая кратковременное воздействие сырой нефти с незначительным воздействием на все еще формирующееся сердце, имеет необратимые изменения в форме сердца, которые снижают способность плавать в более позднем возрасте.«Это создает возможность отсроченной смертности», — сказал Инкардона. «Плавание — это все для этих видов».
Характер травмы был очень похож для всех трех пелагических хищников, а также аналогичен реакции других морских рыб, ранее подвергавшихся воздействию сырой нефти из других геологических источников. Принимая во внимание эту последовательность, авторы предполагают, что, возможно, имели место сердечные воздействия на меч-рыбу, марлина, скумбрию и другие виды Персидского залива. «Если бы они возникли в непосредственной близости от нефти, мы бы ожидали подобных эффектов», — сказал Инкардона.