Da Elizabeth den første regjerte i England, levde også noen av dine forfedre. Se for deg at en av dem ble eksponert for en miljøgift og at spor av denne hendelsen var å finne i dine gener i dag, 15 generasjoner senere. Eller motsatt: Hvis du eksponeres for miljøgifter, vil dine etterkommere være påvirket av dette i lang, lang tid? Forskning viser at det kan være mulig.
Dette er saken:
Miljøgifter påvirker hvilke gener som er skrudd av eller på i mange generasjoner. Endringen er ikke permanent, men kan vare over mange slektsledd. Den lengste epigenetiske påvirkningen som er påvist, er 15 generasjoner. Selv om miljøgiften forsvinner kan arten være tilpasset at giften er der i lang tid etterpå. Det kan gjøre arten dårligere tilpasset andre problemer, som økt temperatur.
Forsøket viser at enkelte dyr, som vannlopper, tåler flere stressfaktorer dårlig. Denne sårbarheten kan påvirke hele økosystemer. Ettersom mange av miljøgiftene er gamle synder, kan det bety at følsomheten for klimaendringer er høyere enn antatt.
Forsøkene er ikke gjort på mennesker, men på ulike organismer som lever i ferskvann.
Kunnskapen viser hvilke tilpasninger som skjer når organismer må leve med et giftstoff over tid. Det er ikke giften i seg selv, men tilpasningene til å overleve med gift, som finnes i genene. Å overleve i et giftig miljø kan føre til at organismene blir dårligere på å overleve andre typer stress. Eksempler kan være varme, eller at det blir færre avkom. For en populasjon kan det bli dramatisk.
Når effekten er synlig, er det for sent for etterkommerne
– 15 generasjoner er det lengste det har vært påvist en effekt etter eksponering for miljøgift, forklarer forsker Khuong van Dinh. Men det er mulig noen stoffer kan påvirke etterkommerne lengre enn dette også.
Han er forsker ved Institutt for biovitenskap ved Universitetet i Oslo og undersøker hva som skjer når individer blir utsatt for miljøgifter over tid.
Han har selv sett hva som kan skje. Dinh kommer opprinnelig fra Vietnam. Under Vietnamkrigen for over 50 år siden ble et område på størrelse med strekningen Oslo-Sandnessjøen sprayet med plantevernmiddelet Agent Orange. Denne kjemiske blandingen viste seg å være giftig.
– Vi vet at mennesker som ble eksponert for miljøgiften Agent orange, har fått barn som er mer utsatt for misdannelser. Endringer i genene hos mennesker som er utsatt for dette stoffet er dokumentert i fjerde generasjon. Det skyldes både direkte eksponering fordi stoffene fremdeles er til stede i miljøet, i tillegg til gener som er skrudd av eller på over flere generasjoner, sier Dinh.
Det er forbudt å utsette mennesker for stoffer man vet er skadelige. Derfor er det bare mulig å dokumentere slike effekter i situasjoner der eksponeringen allerede har skjedd. Det er årsaken til at ingen har oppdaget de langvarige effektene før nå. For etterkommerne av de eksponerte personene er det for sent, men giften finnes fremdeles i økosystemet. Den kan fjernes og hindre at nye mennesker og dyr blir eksponert. Opprydningen har også konsekvenser.
Vannlopper og små krepsdyr er mer utsatt
Forsøkene Dinh har gjort på lab er for det meste gjort på hoppekreps og vannlopper. Disse organismene er viktige i sitt økosystem, samtidig er de mer utsatt for miljøgifter fordi de lever i vann. Vannlopper beiter på alger og holder algeveksten i sjakk. De er også mat for større dyr og fisk.
Vannloppene har en egenskap til, som gjør at de er egnet for denne typen forsøk: De kan reprodusere seg aseksuelt og har kort generasjonstid. Det betyr at det er mange generasjoner i løpet av noen få måneder. Slik er det mulig å undersøke hva som skjer over tid og enklere å sammenlikne hver generasjon med hverandre. Samtidig betyr aseksuell reproduksjon at de genetiske mekanismene ikke uten videre kan overføres til andre arter som har seksuell reproduksjon. Dinh er uansett mest opptatt av å forstå hvordan summen av utfordringer virker sammen:
– Når et individ må takle stress fra én miljøgift, blir den ofte dårligere til å håndtere klimastress, forklarer han. Generelt er det slik at hvis en art bruker mye energi på å tilpasse seg én ting, tåler den annet stress dårligere.
Vi må forstå dette, mener han, blant annet for å si noe om klimarisiko.
Hvor lenge kan de genetiske effektene vare?
I Dinhs lab er det store kjølerom med jevn temperatur. Inne på kjølerommet er det små flasker med vannlopper og hoppekreps i ulike former for miljøgifter. I mange av forsøkene blir dyrene eksponert for miljøgifter i flere generasjoner. Hver generasjon blir sammenliknet med en kontroll-populasjon som vokser i rent vann. I tillegg blir noen individer tatt over i rent vann for å se hvor mange generasjoner som skal til, før de genetiske endringene er stabile over flere generasjoner, eller om endringene forsvinner raskt.
Dette er epigenetikk:
Arvematerialet (DNAet) er egenskapene som arves fra foreldre til den neste generasjonen. Arvematerialet består av oppskrifter (gener) for ulike egenskaper. Disse oppskriftene kan enten være skrudd av eller på. De egenskapene som er skrudd på, er de som kommer til uttrykk.
Hendelser, eller eksponering for enkelte stoffer, kan skru av eller på gener i et individ. De siste årene har forskning vist at gener som skrus av eller på i et individ er en egenskap som kan arves. Det er omdiskutert hvor mange generasjoner «av-på-arveligheten» virker.
– I et forsøk med miljøgiften kobber og hoppekreps var den genetiske endringen stabil etter den femte generasjonen, forklarer han. De første generasjonene hadde fenotypiske endringer som lavere eggproduksjon eller beitekapasitet ble reversert når de fikk leve i rent vann.
Seks generasjoner høres ut som et hav av tid, men i realiteten er det snakk om om lag to måneder for tropiske hoppekreps Tilpasninger til miljøgifter skjer raskt.
I et annet forsøk, med miljøgiften bly og vannlopper, var det ikke bare genetiske endringer, men en drastisk reduksjon i antall avkom. I dette forsøket testet Dinh også temperatur og rovdyrstress. Dermed ble det for mye for vannloppene.
– Etter elleve generasjoner så vi at antall avkom fra én hunn var redusert med 90 prosent, sier Dinh.
Det var ikke bare antall avkom som ble dårligere. Evnen til å tilpasse seg økt temperatur sank, og størrelsen på selve hoppekrepsen ble også mindre.
Uheldigvis er slike forsøk mer realistiske enn kun å teste giftstoffet:
– Vi må ha med flere typer stress for at forsøket skal være økologisk relevant, forklarer Dinh. Forsøkene må gjenspeile det artene blir utsatt for. Vi vet at økte temperaturer ofte øker de negative effektene av miljøgifter. Bly er en utbredt miljøgift i ferskvann og er samtidig et svært giftig stoff.
Vi vet mest om gamle synder, men dagens evighetskjemikalier bekymrer Dinh
Bly, kobber og dioksiner er blant miljøgiftene Dinh og andre forskere har undersøkt. Dette er stoffer som er forbudt eller som brukes i liten grad. Derfor er Dinh mest bekymret for stoffer som er i omløp i dag:
– Vi må redusere bruk av giftige kjemikalier, sier han. I begynnelsen visste vi ikke at DDT var giftig. Vi visste ikke at Agent orange var giftig, men vi ser fortsatt effekten av det i mennesker, fire generasjoner senere.
Han sukker:
– Vi vet at stoffer som PFAS og PFOS er evigvarende kjemikalier, men de er fremdeles i omløp.
PFOS (perfluoroktan-sulfonat.) har vært forbudt i EU siden 2008. PFOA (perfluoroktan-syre) har vært forbudt i hele EU fra 2020.
Bedre regulering og fokus gir imidlertid håp:
– Heldigvis har vi blitt flinkere til å redusere mikroplast. Jeg håper at vi kan klare å redusere bruken av andre stoffer også, avslutter han.
Vitenskapelige artikler:
Ewan Harney, Steve Paterson, Hélène Collin, Brian H.K. Chan, Daimark Bennett og Stewart J. Plaistow, Pollution induces epigenetic effects that are stably transmitted across multiple generations. Evolution Letters, februar 2022
Khoung V. Dinh, Hanh T. Dinh, Hong T. Pham, Henriette Selck og Kiem N. Troung, Development of metal adaptation in a tropical marine zooplankton, Scientific Reports, juni 2020
Hong T. Pham, Khuong V. Dinh, Cuong C. Nguyen og Lap B. Quoc, Changes in the Magnitude of the Individual and Combined Effects of Contaminants, Warming, and Predators on Tropical Cladocerans across 11 Generations, Environmental Science & Technology, november 2020
