Императорские пингвины подсказали ученым новый способ нейтрализации ртути
Международная группа ученых под эгидой Европейского синхротронного центра (ESRF) в Гренобле, Франция, обнаружила, что императорские пингвины выводят ртуть из организма с помощью серы и селена. Этот новый для животного мира способ детоксикации был описан в исследовании, опубликованном в журнале Journal of Hazardous Materials.
По статистике ВОЗ, ртуть входит в десятку самых опасных химических веществ в глобальном масштабе. Ртуть с течением времени аккумулируется в организмах и усиливает свою ядовитость в водных и наземных пищевых ресурсах в виде нейротоксичной метилртути (катион (CH3Hg)+). Понимание процессов внутренней детоксикации метилртути у животных имеет важное значение для защиты дикой природы и разработки методов лечения отравления ртутью у людей.
Еще в 2021 году ученый ESRF Ален Мансо сообщил, что морские хищные птицы, такие как гигантские буревестники, и морские млекопитающие, такие как киты-лоцманы, обезвреживают метилртуть посредством последовательности реакций, в которой принимают участие селенопротеины (белки содержащие селен). Ртуть в конечном счете выделяется из организма животного в виде нетоксичного селенида ртути.
«Мы знали механизм, который используют животные, подвергающиеся воздействию большого количества ртути; теперь мы хотели выяснить, что происходит с животными, стоящими ниже в пищевой цепи, такими как пингвины», — говорит Мансо.
Императорские пингвины питаются в основном антарктической серебристой рыбой и кальмарами, в организме которых метилртуть содержится в небольших количествах. Из-за этого пингвины менее «загрязнены» ртутью, чем зубатые киты, гигантские буревестники и другие крупные хищники, занимающие более высокое положение в пищевой пирамиде.
Ученые, использовав рентгеновскую абсорбционную спектроскопию, впервые выявили альтернативный путь деметилирования токсичной метилртути, не связанный с селеном. В организме пингвинов образуется комплекс ртуть-дитиолат. Это сложное органическое соединение, содержащее атомы серы, азота и натрия. Данный путь деметилирования ртути никогда ранее не наблюдался у высших животных, хотя встречается у бактерий.
Чтобы получить эти результаты, Мансо и Питер Глатцель, ученые ESRF, использовали синхротронный метод, называемый спектроскопией рентгеновского поглощения в структурах с высоким энергетическим разрешением. Он позволил идентифицировать химический состав соединений ртути в печени императорских пингвинов.
Затем ученые сопоставили полученные данные с соотношением в тканях стабильных изотопов азота и ртути, определив вероятные пищевые источники метилртути. Изотопный состав комплекса ртуть-дитиолат показал, что деметилирование происходит в тканях организма пингвина, а не в микробиоме кишечника.
«Мы полагаем, что этот пока малоизученный путь деметилирования ртути более распространен у позвоночных низшего трофического уровня, поскольку их организмы менее загрязнены метилртутью и не нуждаются в сложной системе очистки с помощью селенопротеинов, как гигантские буревестники», — объясняют авторы. «Следующим шагом будет анализ змей, крокодилов и голубого тунца, одной из самых распространенных в океане хищных рыб».
Исследование важно, поскольку оно заполняет пробелы в знаниях о биогеохимическом круговороте ртути в водных и наземных экосистемах от бактерий до крупных хищников.
Благодаря экспедиции в Антарктиду ученые также получили для анализа яйца пингвинов, которые были брошены родителями в начале инкубации, которая происходит во время полярной ночи.
До сих пор было известно, что мамы-пингвины передают своим птенцам метилртуть, содержащуюся в белке яйца. В ходе исследования было обнаружено, что в желтке яйца часть ртути нейтрализуется благодаря описанному выше способу с образованием комплекса ртуть-дитиолат. Однако большая часть ртути в яйце в виде токсичной формы метилртути сохраняется из-за непропорционально большого количества белка по сравнению с желтком.
У человека метилртуть тоже в незначительных количествах выводится через волосы. Но большая часть ядовитого соединения остается в организме. Во время беременности метилртуть легко преодолевает плацентарный барьер и наносит непоправимые повреждения нервной системе плода.
Ранее ученые обнаружили необычный белок в яйцах мух-дрозофил.
