Как отходы жизнедеятельности человека вредят водным животным

В организме акул, живущих у берегов Бразилии, обнаружен кокаин — об этом говорится в статье бразильских исследователей, опубликованной в прошлом месяце в журнале Science of The Total Environment. Акулы пополнили список живых существ, в организм которых попадают химические вещества, созданные человеком. Кроме наркотиков в воде по всему миру обнаруживаются также антидепрессанты, противозачаточные средства и другие химические вещества, вредно влияющие на рыб, моллюсков и других водных животных.

Кокаиновые акулы Бразилии

Работу под названием «Кокаиновые акулы. Первое сообщение об обнаружении кокаина и бензоилэкгонина в организме акул» подготовили бразильские биологи из Фонда Освалду Круса — научной организации, сотрудничающей с Министерством здравоохранения Бразилии.

Ученые изучили 13 бразильских длиннорылых акул, выловленных рыбаками с сентября 2021 по август 2023 года у берегов Рио-де-Жанейро в районе Рекрейо-дос-Бандейрантес. Десять акул были самками, три — самцами.

Используя метод жидкостной хроматографии и тандемной масс-спектрометрии, исследователи из Фонда Освалду Круса обнаружили кокаин в мускулах и печени всех 13 особей, у 12 из 13 — также его основной метаболит бензоилэкгонин.

Попав в организм, кокаин подвергается химическому преобразованию (метаболизму). Лишь незначительная часть вещества (1–9%) выводится из организма в неизмененном виде, в основном через мочу. Образующиеся вследствие метаболизма вещества-метаболиты — бензоилэкгонин, метиловый эфир экгонина и норкокаин — являются значительными загрязнителями окружающей среды.

Концентрация кокаина в мускулах акул была в три с лишним раза выше, чем в печени. Эти результаты показывают, что все акулы столкнулись с кокаином в естественной среде обитания.

Наркотик мог попасть в организм акул несколькими путями. Например, в результате сброса сточных вод из подпольных нарколабораторий. Места нелегального сброса сточных вод есть, например, на берегах канала Сернамбетиба, одного из главных городских каналов Рио-де-Жанейро, вода из которого попадает в Атлантический океан. Также акулы могут укусить или проглотить попавшую в воду упаковку кокаина, потерянную наркоторговцами и не обнаруженную представителями властей.

В прошлом году на канале Discovery был показан документальный фильм «Кокаиновые акулы» (Cocaine Sharks). В нем рассказывается о том, как морской биолог Том Херд и эколог Трейси Фанара провели ряд экспериментов, чтобы выяснить, станут ли акулы, живущие в водах Мексиканского залива, вступать в контакт с кокаином, утерянным или затопленным в этих водах.

В качестве эксперимента в воду были сброшены пакеты, похожие на упаковки кокаина, а рядом с ними были размещены чучела лебедей. Выяснилось, что акул больше заинтересовали упаковки. Акулы кусали их, а одна схватила упаковку зубами и уплыла с ней.

То, что в названии статьи бразильских ученых использовано название этого фильма,— явно не случайность.

Но все-таки основной путь попадания наркотика в организм акул, скорее всего, другой. «Мы полагаем, что главный источник — экскременты, моча и кал людей, употребляющих кокаин»,— заявила в интервью газете The New York Times соавтор бразильского исследования Рэйчел Энн Хаузер Дэвис.

Исследователи намерены продолжить работу в этом направлении, изучив воздействие наркотика в морской воде на другие виды акул, скатов и морских черепах.

В 2017 году в том же журнале Science of The Total Environment были опубликованы результаты другого исследования бразильских ученых — из Университета Кампинаса в Сан-Паулу. Исследователи проанализировали образцы воды, набранной в 16 реках и возле одной плотины в различных районах штата Сан-Паулу. В 85% образцов был обнаружен кокаин, в 94% — его основной метаболит. Содержание наркотика и его метаболита не представляло угрозы для здоровья человека, но могло, по убеждению авторов статьи, нанести ущерб обитающим в воде существам.

Какой вред наркотики наносят водным животным

Целый ряд научных работ указывает на то, что высокие уровни кокаина в окружающей среде могут быть токсичны для различных существ. В 2011 году в журнале Chemosphere была опубликована статья группы биологов из Миланского университета под руководством Андреа Бинелли. Ее авторы изучали вредное влияние кокаина, попавшего в воду, на пресноводных моллюсков — речных дрейссен, широко распространенных в Европе, в том числе в России, и в Северной Америке. Опыты проводились в лабораторных условиях. Даже в низкой концентрации (40 нанограмм на литр воды) наркотик приводил к сильным повреждениям ДНК у моллюсков. Во многих районах Европы в поверхностных водах (реках, ручьях, озерах, прудах) концентрация кокаина измеряется сотнями нанограмм на литр.

В 2019 году журнал Science of The Total Environment опубликовал работу, проведенную также исследователями из Миланского университета под руководством Беатриче де Феличе. В ней авторы описали вредное воздействие содержащегося в воде кокаина на большую дафнию (несмотря на название, это небольшое, до 6 мм в длину, ракообразное, широко распространенное в странах Северного полушария и используемое в качестве живого корма для аквариумных рыб). Под влиянием наркотика даже в низких концентрациях, соответствующих встречающимся в поверхностных водах европейских водоемов, у больших дафний происходил окислительный стресс (процесс повреждения клетки в результате окисления), изменялось плавательное поведение, снижалась репродуктивная функция. Еще в одной работе, проведенной под руководством де Феличе и опубликованной в 2022 году в том же журнале, приводятся сведения о влиянии кокаина на красного флоридского рака. Наркотик изменял поведение раков: они становились более смелыми, но менее активными при кормлении.

В 2017 году коллектив американских биологов под руководством Адебоболы Имех-Натаниэля опубликовал статью в журнале Behavioural Brain Research, в которой было описано вредное воздействие кокаина, морфина и метамфетамина на речных раков (в том числе на мобильность и поведение).

В 2018 году группа итальянских биологов под руководством Анны Капальдо опубликовала в Science of The Total Environment результаты работы о влиянии кокаина в имеющихся в природе концентрациях на организм речного угря. Этот вид внесен в Красную книгу Международного союза охраны природы как находящийся на грани исчезновения. Наркотик повреждает скелетные мышцы угря и отрицательно влияет на миграцию к местам нереста.

Амфетаминовые креветки и кокаиновые крабы Великобритании

В июне 2023 года пресс-служба лондонского Университета Брунеля сообщила, что сотрудники вуза вместе с их коллегами из Портсмутского университета проанализировали образцы морской воды, собранной в 22 местах на побережье в графствах Гемпшир и Западный Сассекс.

В воде было обнаружено более 50 различных химических веществ, в том числе наркотики, рецептурные лекарственные средства, пестициды, гербициды и фунгициды (средства для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур, сорняками и болезнями растений).

Совместное исследование двух университетов продолжается. Один из участников этой работы морской биолог, профессор Портсмутского университета Алекс Форд неоднократно выступал с заявлениями в англоязычных СМИ, указывая на опасность для живых организмов новой угрозы — загрязнения вод различными химическими веществами, в том числе входящими в состав рецептурных лекарственных препаратов и запрещенных наркотиков. В телепрограмме Good Morning Britain профессор Форд говорил: «В организмах морских обитателей мы находим медикаменты — противозачаточные таблетки, антидепрессанты. В любом морском существе, которое мы видели, есть кокаин».

В интервью Reuters Форд указывал на то, что влияние различных находящихся в морской воде веществ на обитателей моря до конца не изучено: «Это соединения с довольно высокой биологической активностью, поэтому мы пока не знаем, какой эффект они на них оказывают. Мы знаем, что некоторые рецептурные фармацевтические препараты могут оказывать очень серьезное воздействие… Если вы посадите рыбу в клетку ниже по течению от очистных сооружений, она феминизируется в течение пары недель. Если вы дадите крабу или рыбе антидепрессанты, их поведение изменится».

В 2018 году Форд выступил в качестве соавтора статьи, опубликованной в BJPsych Bulletin. Статья носила громкое название «Психотропные медикаменты "прописаны" нашим рекам и эстуариям». В ней, в частности, говорилось, что «водные животные плавают в супе из антидепрессантов». Профессор Форд заявляет: «Антидепрессанты и противотревожные препараты обнаруживаются повсюду — в сточных водах, поверхностных водах, грунтовых водах, питьевой воде, почве, накапливаются в тканях живых существ. Их находят в морской воде и реках, их потенциальная способность нарушать нормальный баланс биологических систем водных организмов очень велика».

Рыбы на амфетамине, кокаине, антидепрессантах и противозачаточных

В 2021 году ученые из Чешского университета естественных наук под руководством Павла Хорки опубликовали в Journal of Experimental Biology статью под названием «Загрязнение амфетамином приводит к возникновению зависимости у диких рыб». В эксперименте исследователи использовали 120 рыб вида «кумжа» (форель-пеструшка) в возрасте около одного года. 60 рыб содержались в течение восьми недель в резервуаре объемом 350 литров. Вода в нем содержала метамфетамин в концентрации 1 миллиграмм на литр (этот уровень был выбран как примерно средний между уровнями, зарегистрированными в водных объектах разных стран мира,— от десятков и сотен нанограмм до 25 миллиграмм на литр). Контрольная группа рыб содержалась в резервуаре такого же объема, но в воде отсутствовал наркотик.

Восемь недель спустя форель из первой группы переместили в другой резервуар, в котором были созданы два потока воды, льющиеся из двух кранов,— один чистый, другой с наркотиком. Рыбы могли свободно передвигаться между этими потоками. Привыкшие к наркотику рыбы плыли туда, где был метамфетамин.

В 2017 году в журнале Environmental Pollution была опубликована статья группы австралийских исследователей под руководством Джейка Мартина, в которой сообщалось о влиянии на рыб вида «гамбузия Хольбрука» флуоксетина. Это лекарственное средство, применяемое в лечении депрессий и обсессивно-компульсивных расстройств, более известно под торговой маркой «Прозак». После 28-дневного воздействия прозака поведение гамбузий становилось почти суицидальным. Они переставали бояться хищника — личинку стрекозы «австралийский император» (Hemianax papuensis).

Целый ряд научных работ указывает на феминизацию (перемену пола с мужского на женский) у рыб, обитающих в воде, в которой есть эстрогены, в том числе эстрадиол (17-бета-эстрадиол), содержащийся в составе многих противозачаточных средств. Продолжительное пребывание популяции рыб в таких условиях ведет к ее вымиранию.

В 2020 году в Германии сотрудники Lanuv (Государственного управления природы, окружающей среды и защиты прав потребителей Северного Рейна-Вестфалии) обратили внимание на странное поведение лосося, приплывающего в реки региона на нерест. Рыбы вели себя гиперактивно, пытались выпрыгнуть из воды. У экологов возникла мысль о заражении речной воды вредными веществами. Воду проверили на наличие рецептурных медикаментов, пестицидов, гербицидов, промышленных отходов. Медикаменты и гербициды были обнаружены в незначительных количествах, которые не могли повлиять на поведения лосося. Сотрудники Lanuv, как видно из отчета организации за 2020 год, также обнаружили в речной воде два вещества, которые могли изменить поведение рыб,— кокаин и его метаболит бензоилэкгонин.

Общемировая проблема

Заражение воды вредными веществами в результате жизнедеятельности человека зарегистрировано на всех континентах, даже в Антарктиде.

В Австралии от медикаментов, попадающих в воду, страдает водоплавающее животное — австралийский утконос. Утконос питается насекомыми, червями и пресноводными раками. Но вместе с ними он поглощает антидепрессанты, болеутоляющие и антибиотики. Австралийские экологи под руководством Эрин Ричмонд из Университета Монаша обнаружили в насекомых и пауках, живущих в ручьях в окрестностях Мельбурна, следы 69 лекарственных препаратов (анализы проводились на наличие 98 препаратов). Статья, в которой содержатся эти данные, была опубликована в Nature Communications в 2018 году.

По подсчетам ученых, в наиболее загрязненном месте утконос за день употребляет примерно половину дозы антидепрессантов, выписываемой человеку.

В интервью Australian Broadcasting Corporation ведущий автор исследования сказала: «Если бы вы или я пришли к своему врачу и сказали, что принимаем 69 лекарств, у него, наверное, сердечный приступ случился бы».

Масштабы заражения водных объектов веществами, произведенными фармакологической промышленностью, огромны. В исследовании 2022 года, проведенном британскими экологами из Йоркского университета, приводится настораживающая статистика. При анализе образцов речной воды, взятых в 1052 местах в 104 странах мира, обнаружилось, что в 43,5% случаев в воде присутствуют следы как минимум одного медикамента в количествах, превышающих безопасный для окружающей среды уровень.

В июне 2024 года большая группа ученых со всего мира со страниц журнала Nature Sustainability призвала к принятию срочных мер по разработке медикаментов, минимально воздействующих на окружающую среду, так как активные вещества, используемые в современной фармацевтической индустрии, представляют серьезную угрозу для биоразнообразия и общественного здоровья.

В прошлом году международный коллектив ученых под руководством австралийца Ричарда Бейда опубликовал в журнале Water Research X результаты трехлетнего (2019–2022 годы) эксперимента по проверке сточных вод в 16 странах мира на психоактивные вещества. В ходе эксперимента было обнаружено присутствие в сточных водах 18 видов новых, так называемых дизайнерских наркотиков.

К сожалению, используемые в настоящее время методы очистки и обеззараживания сточных вод не приспособлены для того, чтобы снижать концентрацию наркотиков и других веществ, оказывающих вредное влияние на окружающую среду. В обозримом будущем водные животные будут поневоле принимать те же препараты, которые принимают люди.

Алексей Алексеев