Hannfrosker ble mødre

Forskere har funnet nesten totale kjønnsskifter hos frosk som er blitt utsatt for et utbredt plantevernmiddel. De tror stoffet bidrar til nedgangen i verdens amfibiebestand. 

Publisert
"To genetiske hanner parer seg. I noen tilfeller kan de få avkom sammen. Den underste frosken kan på grunn av en hormonell ubalanse, produsere levedyktige egg. (Foto: Tyrone Hayes)"
"To genetiske hanner parer seg. I noen tilfeller kan de få avkom sammen. Den underste frosken kan på grunn av en hormonell ubalanse, produsere levedyktige egg. (Foto: Tyrone Hayes)"

Atrazin

Et fotosyntesehemmende stoff er blitt brukt som plantevernmiddel mot uønskede planter i landbruk i flere tiår.

Forbudt i Norge i 1990, og i hele EU siden 2004.

Av ulike kjemiske stoffer funnet i vann på jorda, er Atrazin det stoffest som finnes mest av (Wikipedia).

Kilde:

Wikipedia

Atrazin er ulovlig i Norge og forbudt av EU, men brukes over store deler av verden som plantevernmiddel i landbruket. Det er fra før kjent at stoffet påvirker kjønnshormoner hos amfibier.

Nå antyder en studie at stoffet kan gjøre noen hannfrosker fullstendig hunnaktige, og til og med gi dem evne til å bli mødre.

Studien antyder også at de fleste av hannene som ikke ble hunner når de ble utsatt for atrazin over lang tid, istedet fikk en fikk sterkt nedsatt fruktbarhetsevne.

Forfatterne bak studien, som er publisert i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), knytter atrazinbruk til en nedadgående bestand av amfibier over hele verden.

Kraftig påvirkning fra stoffet?

Professor i biologi, Tyrone Hayes ved University of Berkely, ledet studien. Han har forsket på frosker og hormonell påvirkning av atrazin siden tidlig på 2000-tallet.

Hayes og kollegaene alet i forsøket opp 40 hannfrosker av typen afrikansk klofrosk, i en dam med en konsentrasjon av plantevernmiddelet som ville være å forvente i områder der det blir brukt.

"Professor i biologi ved University of Berkeley, Tyrone Hayes. (Foto: Peg Skorpinski/ University of Berkeley)"
"Professor i biologi ved University of Berkeley, Tyrone Hayes. (Foto: Peg Skorpinski/ University of Berkeley)"

Alle froskene, bortsett fra fire stykker som virket immune mot atrazinen, ble kraftig påvirket av stoffet, ifølge studien.

Funnene antyder at en av ti frosker ble ”hunner” med evne til å reprodusere seg med hanner. Dyra ble hunner i den forstand at de oppførte seg som hunner, forklarer Hayes.

- De har østrogen, legger egg og parer seg med andre hanner. Atrazin forårsaket en hormonell ubalanse som gjorde at de utviklet et annet kjønn enn genene skulle tilsi, sier han i en pressemelding fra University of Berkeley.

30 av de 40 froskene var nærmest ufruktbare etter å ha blitt usatt for atrazin fra eggstadiet, ifølge studien.

- Disse hannfroskene hadde testosteronmangel med alt det medfører. Så fruktbarheten er så lav som ti prosent hos noen, sier Hayes i pressemeldingen.

I en kontrollgruppe med hannfrosker som levde i vann uten atrazin, gikk ingen av froskene gjennom kjønnsforvandling.

Kan bare få hann-avkom

Frosker har kjønnskromosomer, som mennesker. Hos oss har menn kombinasjonen XY og kvinner har XX. Hos frosker derimot, har hunnene ZW og hannene har ZZ.

Fordi froskehannene som parer seg med andre hanner og produserer levedyktige egg, genetisk sett fremdeles er hanner, har de bare Z å avgi til avkommet, og derfor blir også ungene hanner.

Dermed kan det bli en kjønnsmessig skjevhet i slike bestander, mener forskerne.

Det at de kjønnsforandrede hannene faktisk kan få unger, kan også lure oss til å tro at alt er bra med bestanden, når dette i virkeligheten kan være langt fra sannheten, ifølge Hayes.

- I populasjonene som er utsatte for atrazin, kan det se ut som froskene formerer seg, når populasjonene faktisk går sakte nedover med introduksjonen av disse forandrede dyra, sier han i pressemeldingen.

"Atrazin. (Kilde: Wikimedia Commons)"
"Atrazin. (Kilde: Wikimedia Commons)"

Hormonforstyrrelse

Det er atrazinens påvirkning på kjønnshormonet østrogen, som skaper uordenen, tror de amerikanske forskerne.

Atrazin signaliserer til kroppen at det skal produsere mer av enzymet aromatase, og at dette enzymet gjør det mannlige kjønnshormonet testosteron om til østrogen, ifølge [email protected], universitetes nettavis.

Hayes er bekymret for hvordan atrazin kan gi skadeeffekter på så vel mennesker som dyr, i USA og de mange andre land i verden hvor det fremdeles er i bruk.

- Det er jo bra at mennesker ikke lever i vann – da blir vi i hvert fall ikke utsatt for atrazin konstant, sier han til nettmagasinet LiveScience.

Les om en studie som undersøker sammenhengen mellom atrazin og fysiske påvirkninger hos mennesker her.

Talte industrien imot

Tyrone Hayes’ forskning på påvirkning av atrazin hos frosker startet i utgangspunktet på oppdrag fra plantevernmiddelprodusenten selv, det kjente legemiddelfirmaet Novartis.

Hayes mistengket tidlig firmaet for å ønske å få en godkjennende vurdering av et uavhengig laboratorium, og at produsenten selv mente å vite at middelet skulle være uskadelig, ifølge en artikkel [email protected].

Etter hvert som han gjorde forsøk med middelet, ble det klart at Novartis ikke ville få en godkjennende underskrift.

Tidlig på 2000-tallet gjorde han forsøk som antydet at atrazin forstyrret den seksuelle utviklingen hos amfibier, og i 2002 publiserte han og kollegaene funn som viste at rumpetroll alet opp i atrazin-forurenset vann, ofte utvikler både eggstokker og testikler.

Funnene møtte motstand fra plantevermiddelindustrien, men Hayes og kollegaene holdt på sitt, og reiste rundt i USA for å se om hormonforstyrrelsene fantes også hos frosker utenfor laboratoriet.

- Når vi ser på atrazin-forurensede områder, identifiserer vi dyr som har de samme unormale trekkene og deformitetene, og kan vise at de er assosiert med atrazinforurensing i deres naturlige miljø, sier Hayes til [email protected].

Til tross for studiene er atrazin som plantevernmiddel fremdeles svært utbredt USA, men noen stater vurderer et forbud.

"Det brukes store mengder atrazin i landbruk rundt om i verden. Bildet viser åkre i Pennsylvania i USA. (Foto: Scott Bauer/ Agricultural Research Service/ Wikimedia Commons)"
"Det brukes store mengder atrazin i landbruk rundt om i verden. Bildet viser åkre i Pennsylvania i USA. (Foto: Scott Bauer/ Agricultural Research Service/ Wikimedia Commons)"

Bidrar til nedgang i amfibier? 

- Resultatene av den nye studien antyder at atrazin potensielt kan ha skadelige effekter på amfibiebestander – dette er dyr som allerede er i nedgang globalt, sier Hayes til LiveScience.

Han sier at han også tror funnene indikerer at atrazinbruk bidrar til nedgangen, sammen med klimaendringer, minskende leveområder og andre invaderende arter.

Ketil Hylland er professor ved avdeling for Marinbiologi og Limnologi på
Biologisk institutt ved Universitetet i Oslo, og leder Miljøgiftsutvalget - nasjonalt utvalg som skal foreslå tiltak mot miljøgiftutslipp i Norge.

Han mener funnene gir grunn til bekymring, men synes ikke de gir nok grunnlag til å anta at atrazin bidrar til reduksjon av amfibiebestander i verden.

- Da burde man eventuelt se på forskjeller på Europa og USA. Men gitt at det er en tilbakegang av amfibier, bør man være forsiktig med stoffet, sier han.

Skadelig også med kort nedbrytningstid?

- Det er litt merkelig at det ikke er totalforbudt, for her virker det som det etter hvert har kommet mye viten om stoffet som gir grunn til bekymring, sier Hylland.

Han tror det at froskene bare føder hannavkom, vil gi merkelige utslag i den genetiske sammensetningen i naturlige populasjoner, og vil kunne påvirke biomangfoldet.

"Ketil Hylland. (Foto: Gunnar Grini)"
"Ketil Hylland. (Foto: Gunnar Grini)"

Studien vil kunne bidra til at man må tenke litt nytt om hvor skadelige forskjellige kjemiske stoffer kan være i naturen, mener Hylland.

- Et argument for bruk av atrazin har vært at det brytes ned raskere enn mange av de «klassiske» pesticidene som DDT.

- Men den generelle lærdommen vi kan trekke fra kunnskapen som nå kommer fram, er at stoffer med en relativt kort nedbrytningstid også kan gjøre skade så lenge de er kontinuerlig i bruk, sier han.

Liten oversikt i Norge

Tyrone Hayes har i tillegg til å undersøke effekten av atrazin alene, også sett på hvordan det virker sammen med andre kjemiske stoffer, brukt i landbruket i USA.

Hvordan miljøgifter virker sammen og påvirker naturen, har vi lite oversikt over også i Norge, mener Hylland. Det skal utvalget han leder se nærmere på.

- Det med blandingstoksisitet er et viktig tema som vi vet lite om, og det er et av kunnskapshullene vi vil peke på, sier han.

- Det er mange arter vi ikke har kunnskap om i det hele tatt. Ulike arter av frosk kan for eksempel påvirkes på ulik måte, også fordi de har ulik fysiologi, sier han.

Fordi Hayes har brukt en bestemt art av frosk, vil det være mulig å argumentere for en eventuell regulering av atrazin ved å si at den kanskje er spesielt følsom. Men Hylland velger å snu på det:

- Det kan være arter som er enda mer følsomme, så vi bør være veldig forsiktige. Hvis man finner effekter, er det grunn til å være bekymret.

- Der ligger det jo også en stor utfordring – vi kan aldri teste på alle verdens arter, sier han til forskning.no.

Kilder:

T. Hayes, Tyrone B. Hayes, V. Khoury, A. Narayan, M. Nazir, A. Park, T. Brown, L. Adame, E. Chan, D. Buchholz, T. Stueve, S. Gallipeau. Atrazine induces complete feminization and chemical castration in male African clawed frogs (Xenopus laevis). Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) 1.mars 2010.

Pesticide atrazine can turn male frogs into females. Pressemelding fra University of Berkely, 1.mars 2010.

Artikkel fra ScienceMattersAtBerkely, om Tyrone Hayes’ forskning.

Pesticide Turns Male Frogs into Females. Artikkel fra LiveScience, 1.mars 2010.