Императорские пингвины показали пример спасения от ртути

Международная группа учёных, возглавляемая Европейским синхротроном в Гренобле (ESRF), обнаружила, что императорские пингвины выводят ртутные токсины с помощью серы и селена.


Ален Мансо, учёный из ESRF, вместе со своими коллегами из Франции и США на протяжении многих лет исследовали, как животные выводят ртуть из организма.

Ещё в 2021 году они обнаружили, что высшие хищники из числа морских птиц, например, гигантские буревестники, и морские млекопитающие, например, гринды (чёрные дельфины), выводят метилртуть из организма.

В их случае естественная детоксиксикация происходит благодаря последовательности химических реакций, включающих восстановленный селен в форме селенопротеина (белкового соединения с селеном). Поскольку ртуть в конечном итоге выводится из организма в виде нетоксичного селенида ртути, она оказывает менее вредное воздействие, если в организме достаточно селена, ведь селенид ртути химически инертен, то есть не вступает в реакции с другими веществами.


— Ален Мансо.

Императорские пингвины питаются в основном рыбами вида антарктическая серебрянка и кальмарами, чьи организмы содержат метилртуть, хотя и не в столь значительных количествах. Из-за этого пингвины меньше подвержены воздействию ядовитого элемента, чем зубатые киты, гигантские буревестники и другие хищники, находящиеся выше в пищевой цепочке.

Учёные, вооружившись высококлассной аппаратурой, впервые выявили второй путь деметилирования токсичной метилртути, то есть переработки организмом в менее опасное вещество.

У императорских пингвинов токсичная ртуть частично выводится с помощью того же химического пути, что и у гигантских буревестников. Но у этих больших пингвинов также развился второй механизм, с помощью которого их организм слагается в диэтилртутный комплекс. Это соединение связывается с аминокислотами цистеина в ферментах, изменяя их функцию. Подобный путь деметилирования ранее никогда не наблюдался у животных, только у бактерий.

Чтобы прийти к столь интересным выводам, Мансо и Питер Глатцель, ещё один учёный из ESRF, использовали высокотехнологичное оборудование, имеющееся в распоряжении ESRF. Это позволило изучать формы ртути в печени императорских пингвинов. Затем они сопоставили свои данные со стабильными изотопами азота и ртути, чтобы определить источник метилртути в рационе и путь химической реакции. Изотопный состав органического комплекса показал, что деметилирование происходит внутри организма, а не среди микробов кишечника.

Благодаря экспедиции в Антарктиду учёные к тому же раздобыли для анализа яйца, брошенные родителями на ранней стадии выведения, которая совпадает с холодной мрачной зимой.

Императорские пингвины весьма отличаются от большинства других видов из этого семейства. Они не только гораздо крупнее иных пингвинов, и единственные из прочих 16 видов, кто не строит гнёзд. Как показано на фото, они насиживают яйца в особой складке кожи на брюхе.

Ранее было известно, что пингвинихи передают метилртуть в яичном белке своим птенцам. Однако в желтке снесённого яйца часть ртути обезвреживается благодаря природному механизму. И всё-таки значительная часть ядовитого элемента в яйце присутствует в токсичной форме метилртути из-за преобладающего объёма белка в сравнении с желтком.

И всё равно выведение из организма токсичной ртути при откладывании яйца незначительно по сравнению с выведением в составе перьев во время линьки.


— профессор Пако Бустаманте, участник исследования.

Учёные добавили, что следующий этап научного проекта — проанализировать относительно аналогичного вопроса змей, крокодилов и такую хищную рыбу, как голубой тунец.

Проведённое и запланированные исследования важны, так как восполняют недочёты в познаниях о круговороте ртути в водных и наземных экосистемах, от бактерий до высших хищников.

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), ртуть входит в десятку химических веществ, представляющих наибольшую опасность для здоровья населения. Со временем этот металл накапливается в организмах и становится составляющей водных и наземных пищевых цепочек в виде метилртути, то есть нейротоксичной формы (отравляющей нервную систему). Понимание процессов внутренней детоксикации (очищения) от метилртути у животных необходимо и для защиты дикой природы, и для разработки методов, как же лечить отравления ртутью.

Метилртуть — металлоорганический катион ртути. Токсичное вещество способно накапливаться в организме и вызывать болезнь Минамата, так как оно даже опаснее исходного элемента: поражение нервной системы проявляется ещё острее. Болезнь получила своё название в честь японского залива, так как в середине XX века жители близлежащего побережья стали страдать тяжёлыми симптомами. Виновником признали химическое производство, которое десятилетиями сбрасывало опасные отходы в море.