Przegęszczenie populacji może wpływać na problemy z płodnością

Sugerują to najnowsze wyniki badania opisanego w tekście „Cysteine protease cathepsin B promotes high population density-induced mutagenesis, driving genome evolution and competitive growth in response to the crowding stress”¹ opublikowanym w „Nature Communications”.

Od dawna wiadomo, że przegęszczenie negatywnie wpływa na rozmnażanie wielu gatunków. Żyjące w ścisku kury znoszą mniej jaj, a myszy mają mniejsze mioty. Również niektóre badania demograficzne sugerują związek między dużą gęstością zaludnienia a spadkiem dzietności u ludzi.

Eksperci podejrzewają, że za tym zjawiskiem mogą stać nie tylko czynniki społeczne i niedobór zasobów, ale również biologiczne mechanizmy pomagające ograniczać wzrost populacji.

Przeludnienie może powodować wady rozwojowe?

Nowe badanie opisuje jeden z nich. Naukowcy z University of Colorado Boulder zauważyli, że żyjące w ścisku nicienie Caenorhabditis elegans zaczynają wydzielać białko CPR-4, czyli odpowiednik ludzkiego enzymu katepsyny B. Jego działanie prowadzi do uszkodzeń komórek rozrodczych, pogorszenia rozwoju zarodków i zwiększenia liczby mutacji genetycznych u potomstwa.

Białko to było wcześniej badane w kontekście skutków radioterapii. Odkryto wówczas, że komórki uszkodzone przez promieniowanie wydzielają CPR-4, które może oddziaływać także na inne, zdrowe komórki. Obecne badanie sugeruje, że podobny mechanizm może uruchamiać się również przy przegęszczeniu populacji, tyle że zamiast promieniowania sygnałem stresowym jest życie w dużym ścisku.

– Nasze badanie dostarcza nowych spostrzeżeń na temat tego, jak przeludnienie może powodować różne wady rozwojowe, w tym obniżoną płodność i zwiększoną śmiertelność – powiedział prof. Ding Xue, główny autor publikacji.

Niepłodność dotyka co szóstą osobę 

Jak dodał naukowiec, taka wiedza, choć na razie oparta wyłącznie na modelach zwierzęcych, jest obecnie szczególnie cenna, ponieważ światowa populacja zbliża się do 8,3 miliarda, co oznacza, że od 1950 r. wzrosła trzykrotnie.

Jednocześnie wskaźniki urodzeń spadają. Na całym świecie dzietność spadła z pięciu urodzeń na jedną kobietę w 1950 r. do 2,3 w 2021 r. Według Światowej Organizacji Zdrowia co szósta osoba doświadcza niepłodności, definiowanej jako niemożność zajścia w ciążę po 12 miesiącach starań.

– Przeludnienie i związany z nim stres stały się poważnymi wyzwaniami dla współczesnych społeczeństw, zwłaszcza w miastach, gdzie mieszka dwie trzecie ludności świata. Uzyskane przez nas wyniki dostarczają ważnych informacji molekularnych na temat podstawowych problemów zdrowotnych, które mogą się z tym wiązać – zaznaczył prof. Xue.

„Ścisk” populacji a płodność – odkrycie u zwierząt może pomóc ludziom?

Podobny mechanizm naukowcy z Kolorado zaobserwowali także w eksperymentach na myszach. U tych trzymanych w bardziej zatłoczonych klatkach wyraźnie rosło stężenie katepsyny B we krwi.

Średnio zwierzęta żyjące w ścisku miały o 87 proc. więcej mutacji genetycznych w komórkach rozrodczych. Miały też znacznie mniej potomstwa, a u ich młodych często występowały poważne wady rozwojowe.

Co ważne, autorzy zaobserwowali, że wyciszenie białka CPR-4 u robaków zapobiegało niekorzystnym skutkom przegęszczenia populacji. Sugeruje to, że enzym ten może odgrywać kluczową rolę w problemach rozrodczych różnych organizmów. Badacze opracowali też i opatentowali związek, który może hamować działanie katepsyny B u ssaków i charakteryzuje się dobrym profilem bezpieczeństwa.

Teraz chcą sprawdzić, czy ich odkrycie można przełożyć także na ludzi.

Przypis:

1. www.pmc.ncbi.nlm.nih.gov/PMC12776066.