Żabia seksmisja. Zanieczyszczenia wody zmieniają płeć płazów

Do najbardziej wrażliwych na związki endokrynnie czynne należą organizmy wodne: ryby i płazy. W przypadku ryb badania prowadzone są już od końca lat 90’, ale o płazach wiemy znacznie mniej. Biorąc pod uwagę, że już 41% gatunków płazów uznawanych jest za zagrożone wyginięciem, naukowcy szukają wpływu zanieczyszczeń wody na ich rozwój. Jaja płazów rozwijają się bezpośrednio w wodzie, bez ochronnej skorupki. Również kijanki żyją w wodzie, a ich cienka i przepuszczalna skóra sprawia, że bardzo łatwo wchłaniają rozpuszczone w niej substancje chemiczne. Właśnie dlatego płazy od lat uznawane są za jedne z najlepszych bioindykatorów stanu środowiska. Najnowsze badania naukowców z Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu to potwierdzają i pokazują, że związki powszechnie obecne w wodach powierzchniowych mogą zaburzać rozwój płciowy żab, uszkadzać ich gonady i wyraźnie pogarszać kondycję ich organizmu. 

Badacze sprawdzili wpływ dwóch rozprzestrzenionych w środowisku związków endokrynnie czynnych na rozwój żaby śmieszki Pelophylax ridibundus - gatunku często zasiedlającego zbiorniki znajdujące się pod wpływem działalności człowieka, w tym wody zanieczyszczone ściekami. Zespół analizował działanie bisfenolu A (BPA), wykorzystywanego do produkcji tworzyw sztucznych i trafiającego do środowiska m.in. jako odpad z plastikowych pojemników, oraz etynyloestradiolu (EE2) - syntetycznego estrogenu stosowanego w lekach antykoncepcyjnych i terapiach hormonalnych. Eksperyment realizowano w ramach projektu Preludium, finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki (NCN), którego kierownikiem jest lek. wet. Martyna Frątczak z Katedry Zoologii Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu.

Wyniki zostały opublikowane w prestiżowym czasopiśmie Aquatic Toxicology i są ogólnodostępne pod linkiem: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0166445X26000858 

Eksperyment przeprowadzono w zbiornikach położonych na zewnątrz, z dużymi objętościami wody, imitującymi warunki zbliżone do tych w środowisku naturalnym. Do badań wykorzystano 300 kijanek, które w zbiornikach eksponowano na związki chemiczne w bardzo niskich stężeniach - odpowiadających poziomom wykrywanym wcześniej w europejskich wodach powierzchniowych. Po zakończeniu przez kijanki rozwoju larwalnego i przejściu metamorfozy poddano je pomiarom, analizom anatomicznym i histologicznym.

„Wyniki nas zaniepokoiły. W grupie żab rozwijających się w wodzie zawierającej EE2 doszło do silnego zaburzenia proporcji płci - na jednego samca przypadało około dziewięć samic, podczas gdy w normalnych warunkach proporcje powinny być zbliżone do 1:1. U części osobników stwierdziliśmy również cechy interseksualne, czyli gonady zawierające zarówno tkankę charakterystyczną dla jąder, jak i dla jajników. Wszystko wskazuje na to, że część genetycznych samców pod wpływem działania związku rozwinęła cechy żeńskie. Co szczególnie istotne, efekt ten pojawił się przy niezwykle niskim stężeniu substancji – 1 × 10⁻⁹ M, czyli mniej więcej jednej cząsteczce związku przypadającej na miliard cząsteczek wody. Stężenia takie wykrywa się obecnie w wodach powierzchniowych, w tym naturalnych zbiornikach, które zasiedlają żaby” – relacjonuje lek. wet. Martyna Frątczak.

Bisfenol A nie wpłynął na proporcję płci zwierząt, ale również okazał się niezwykle szkodliwy. Analizy histologiczne wykazały, że w jądrach części samców pod jego wpływem wystąpiła znacząca degeneracja i zanik komórek rozrodczych, które mogłyby się przekładać na obniżoną płodność zwierząt. Niektóre jądra i jajniki żab z tej grupy miały również cechy wskazujące na opóźniony rozwój. 

Naukowcy odnotowali również znaczące pogorszenie kondycji ciała u osobników eksponowanych na najwyższe stężenia BPA i EE2. „U płazów nawet niewielkie pogorszenie kondycji organizmu może mieć dramatyczne znaczenie dla ich przetrwania. Słabsze osobniki wolniej rosną, gorzej zimują, są bardziej podatne na choroby i mogą osiągać niższy sukces rozrodczy. Takie subtelne efekty często trudno zauważyć w naturze, ale w dłuższej perspektywie mogą wpływać na funkcjonowanie całych populacji” – tłumaczy współautor badań, dr inż. Mikołaj Kaczmarski z Katedry Zoologii UPP.

Jednym z dodatkowych elementów badań była analiza tzw. wskaźnika palcowego (ang. digit ratio), czyli proporcji długości palców drugiego i czwartego w kończynach. U wielu kręgowców cecha ta  związana jest z działaniem hormonów płciowych w czasie rozwoju embrionalnego i ma potencjał jako nieinwazyjny biomarker zaburzeń hormonalnych i zanieczyszczeń środowiska. Badacze wykazali, że wskaźnik palcowy u żaby śmieszki był wrażliwy na wpływ związków hormonalnych, chociaż zmiany te były subtelne.

„Hormony regulują ogromną liczbę procesów związanych z rozwojem organizmu - od różnicowania gonad po tempo wzrostu i rozwój cech płciowych. Substancje endokrynnie czynne mogą zakłócać te mechanizmy na wielu poziomach, a skutki ekspozycji nie zawsze są od razu widoczne. Dlatego tak ważne jest poszukiwanie nowych, czułych, ale jednocześnie nieinwazyjnych wskaźników biologicznych ekspozycji na te związki chemiczne” – podkreśla współautorka badań, prof. UPP dr hab. Katarzyna Szkudelska.

Zdaniem autorów badań problem nie dotyczy wyłącznie płazów i może mieć znacznie dalej idące skutki.

„Płazy od dawna traktowane są jako system wczesnego ostrzegania dla środowiska. Jeśli obserwujemy u nich zaburzenia rozwoju płciowego pod wpływem substancji obecnych w wodzie, oznacza to, że mamy do czynienia z realnym problemem ekologicznym. Prawdopodobnie widzimy jedynie fragment dużo większego zjawiska” - mówi współautor projektu, prof. dr hab. Piotr Tryjanowski.

Naukowcy podkreślają, że lista substancji potencjalnie zaburzających gospodarkę hormonalną stale rośnie. Szczególnie niepokojące jest to, że w Unii Europejskiej wiele z nich nadal nie podlega obowiązkowemu monitoringowi w wodach powierzchniowych i wodzie pitnej, a dla części wciąż nie ustalono jednoznacznych, bezpiecznych norm środowiskowych. Choć badania dotyczyły płazów, naukowcy zaznaczają, że związki endokrynnie czynne budzą obawy również w kontekście zdrowia ludzi, ponieważ mogą oddziaływać na podobne mechanizmy hormonalne regulujące rozwój i funkcjonowanie organizmu. Badacze mają nadzieję, że wyniki ich analiz przyczynią się do lepszego poznania wpływu tych substancji na organizmy żywe oraz zwiększenia świadomości dotyczącej zagrożeń związanych z ich obecnością w środowisku.

Eksperyment został zrealizowany we współpracy z naukowcami z innych ośrodków: prof. USz. dr hab. Łukaszem Jankowiakiem z Katedry Ekologii i Antropologii Uniwersytetu Szczecińskiego, dr Adamem Hermaniukiem z Instytutu Nauk o Środowisku Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie i dr Beatą Rozenblut-Kościsty z Zakładu Biologii Ewolucyjnej i Ochrony Kręgowców Uniwersytetu Wrocławskiego. 

Badania są częścią szerszego projektu finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki w konkursie PRELUDIUM 22, pt. „Wpływ zanieczyszczeń o czynności endokrynnej na płeć i wskaźnik palcowy (digit ratio) u żab zielonych i brunatnych” (UMO2023/49/N/NZ8/01103).

Fot. 1 Układ skrzyń eksperymentalnych (mezokosmów) z dużymi objętościami wody, w których prowadzono badania w warunkach półnaturalnych. Fot. M. Frątczak

Fot. 2 Młody osobnik żaby śmieszki (Pelophylax ridibundus). Fot. Martyna Frątczak

Fot. 3 Kijanka żaby śmieszki (Pelophylax ridibundus). Fot. Martyna Frątczak

Fot. 4 Mikroskopowe zdjęcie przekroju gonad żaby, która rozwijała się w wodzie z EE2. Po jednej stronie (A) widoczny jest prawidłowo rozwinięty jajnik z komórkami jajowymi (a), natomiast po drugiej nieprawidłowa gonada (B) zawierająca zarówno kanaliki nasienne, struktury charakterystyczne dla jądra (zaznaczone okręgami), jak i pojedyncze komórki jajowe (zaznaczone strzałkami). Tego typu zmiany wskazują na silne zaburzenie rozwoju płciowego pod wpływem związku hormonalnego. Skala: 100 µm. Rycina na podstawie Frątczak i in., 2026, z modyfikacjami.

🎙️Żabia seksmisja. Zanieczyszczenia wody zmieniają płeć płazów cz. 1

🎙️Żabia seksmisja. Zanieczyszczenia wody zmieniają płeć płazów cz. 2

🎙️Żabia seksmisja. Zanieczyszczenia wody zmieniają płeć płazów (krótkie)

Iwona Cieślik
Rzeczniczka prasowa UPP