التعرض للضوء الأزرق يؤدي إلى تغييرات سلوكية وجينية في الأسماك

ملخص: الضوء الاصطناعي (ALAN) في الليل، وخاصة الضوء الأزرق، يعطل سلوك الأسماك ويؤثر على نسلها. وبعد بضع ليال من الضوء الأزرق، أظهر سمك الزرد سلوكيات تشبه القلق مثل السباحة واحتضان الجدار.

يسلط البحث الضوء على كيفية قيام ALAN بتعطيل الإيقاعات البيولوجية للحيوانات وقد يكون له تأثيرات بيئية دائمة. تؤكد هذه النتائج على الحاجة إلى تقليل تلوث الضوء الأزرق بالقرب من موائل الحيوانات.

حقائق أساسية:

• يؤدي التلوث بالضوء الأزرق إلى ظهور سلوكيات تشبه القلق لدى الأسماك بعد 5 أيام.
• كان للأسماك المعرضة لـ ALAN ذرية ذات مستويات نشاط أقل.
• إن تقليل الضوء ذو الطول الموجي الأزرق في موائل الحيوانات يمكن أن يخفف من هذه التأثيرات.

مصدر: معهد ماكس بلانك

لقد أظهر العلماء أن التلوث الضوئي – وخاصة الضوء في الطيف الأزرق – يغير سلوك الأسماك بعد بضع ليالٍ وله آثار غير مباشرة على نسلها.

ودرس الفريق كيفية استجابة أنثى الزرد بعد التعرض ليلا للضوء الاصطناعي المسمى ALAN، والذي يعتبر مصدرا رئيسيا للتلوث الضوئي في العالم.

تم تعريض الأسماك لأطوال موجية متفاوتة من ALAN على مدار تسع ليالٍ، مما جعلها تسبح بشكل أقل، وتلتصق ببعضها البعض، وتقضي وقتًا أطول بالقرب من جدار الحوض. وقد لوحظت هذه السلوكيات الشبيهة بالقلق في الأسماك تحت جميع الأطوال الموجية للضوء، ولكن الضوء ذو الطول الموجي القصير في الطيف الأزرق تسبب في أسرع وأقوى التغييرات.

وتكشف النتائج أيضًا أن التلوث الضوئي يمكن أن يكون له آثار طويلة الأمد: فالأطفال الذين يولدون لأمهات معرضات للضوء يسبحون بشكل أقل على الرغم من عدم تعرض أنفسهم مطلقًا للضوء.

أجرى الدراسة علماء من معهد علم الأحياء المائية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم ومعهد ماكس بلانك لسلوك الحيوان (MPI-AP).

يلوث الضوء الاصطناعي في الليل (ALAN) البيئة عن طريق إضافة اللمعان إلى الأماكن المظلمة في الليل. آلان في الهواء الطلق بأضواء تضيء الشوارع والمباني والمناطق الصناعية طوال الليل؛ ALAN موجود في الداخل ومعه أجهزة تجذب انتباهنا في المساء.

يؤثر ALAN على معظم الكائنات الحية عن طريق تعطيل الإيقاعات الطبيعية للعمليات البيولوجية المنسقة بواسطة دورات الضوء والظلام.

“النوم هو إحدى العمليات الرئيسية في الحيوانات التي يعطلها ALAN، لذلك كنا مهتمين بمعرفة ما يعنيه ذلك بالنسبة لقدرتهم على التنقل في حياتهم. وبعبارة أخرى، ماذا يعني ذلك بالنسبة لسلوكهم؟ يقول وي وي لي، الأول مؤلف الدراسة، الذي عمل كطالب دكتوراه في MPI-AB.

“تطابقت مستويات الضوء التي استخدمناها في دراستنا مع ما كان يسطع بالفعل داخل منازل الحيوانات ليلاً من خلال العديد من المصادر التي نضعها في الهواء الطلق. لقد وجدنا آثارًا سلبية قوية وواضحة جدًا على سلوك الأسماك ونسلها بعد فترة قليلة ليالي مشرقة.

مخاطر الضوء الأزرق

ونظرًا لأنه من المعروف أن ALAN يسبب آثارًا سلبية على البشر نتيجة التعرض للضوء في الطيف الأزرق، فقد أراد الفريق معرفة ما إذا كانت الأطوال الموجية المختلفة تؤثر أيضًا على سلوك الأسماك بشكل مختلف.

قاموا بتعريض أنثى الزرد للضوء طوال الليل في 10 أنظمة ضوئية: تسعة أطوال موجية متميزة عبر الطيف المرئي والضوء الأبيض. تم ضبط الإضاءة على 20 لوكس، وهي تقريبًا شدة أضواء الشوارع التي يمكن رؤيتها من مسافة بعيدة، وما هي التعريضات التي قد تتعرض لها الحيوانات في البيئة الخارجية.

وبعد ثماني ليال من التعرض، تسببت جميع الأطوال الموجية في جعل الأسماك تسبح بشكل أقل، وتلتصق ببعضها البعض، وتقضي وقتًا أطول بالقرب من جدار الحوض، المعروف باسم “thigmotaxis”، أو احتضان الجدار، وهو مؤشر على الافتراس. هَم ومع ذلك، بعد خمسة أيام من التعرض لـ ALAN، كان تأثير الضوء الأزرق أقوى من تأثير الضوء عند 470 نانومتر.

يقول المؤلف المشارك أنيش بوس، الذي عمل في الدراسة أثناء وجوده في MPI: “هذا يتوافق مع ما هو معروف عند البشر، وهو أن التعرض للضوء الأزرق الصادر من شاشاتنا الإلكترونية له تأثير كبير على نومنا والدورات الفسيولوجية الأخرى”. أ.ب.

ولم تكشف الدراسة عن آلية ما، لكن المؤلفين يتوقعون أن الحرمان من النوم قد يكون السبب وراء الأنماط الموجودة في بياناتهم. ووجدوا أن التغيرات السلوكية ظهرت بعد خمس أو ثماني ليال من التعرض لـ ALAN، وليس على الفور، وهو ما يمكن تفسيره بالحرمان من النوم.

يوضح بوز، الذي يعمل الآن باحثًا في الجامعة السويدية للعلوم الزراعية: “يمكن للأسماك البقاء لبضعة ليالٍ، ولكن بعد عدة ليالٍ من النوم المضطرب، تتمكن في النهاية من اللحاق بها”.

تغييرات طويلة المدى

كما كشفت الدراسة أن آثار التلوث الضوئي لا تنتهي عند الفرد، بل تنتقل إلى الأبناء. بعد التعرض لـ ALAN، سُمح لأنثى الزرد في الدراسة بالتكاثر وقام الفريق بتربية نسلها تحت ظروف الإضاءة الطبيعية.

وبعد 15 يومًا، اختبر الباحثون سلوكيات السباحة لليرقات باستخدام برنامج تتبع تلقائي خاص مصمم لقياس مستويات نشاط الأسماك الصغيرة. كان نسل الأمهات المعرضات للضوء قد قلل من الحركة النهارية على الرغم من عدم تعرضهن للأضواء ليلاً.

يقول مينغ دوان، المؤلف النهائي للدراسة في معهد علم الأحياء المائية التابع للأكاديمية الصينية للعلوم: “لقد وجدنا أن التلوث الضوئي يعطل السلوك الطبيعي للأسماك، وقد يكون لهذا الخلل عواقب على اللياقة والأداء”.

للتخفيف من آثار ALAN على الحياة البرية، يجب إيلاء اهتمام خاص للضوء المنبعث من المصادر البشرية، كما يقول المؤلفون. يضيف دوان: “العديد من الأماكن التي نضيءها ليلاً تقع بالقرب من موائل الحيوانات. أفضل شيء يمكننا القيام به هو تقليل استخدام مصادر الضوء ذات الطول الموجي الأزرق التي تحاول الحيوانات النوم عليها.

هذه أخبار أبحاث علم الوراثة والتلوث الضوئي

مؤلف: كارلا أفوليو
مصدر: معهد ماكس بلانك
اتصال: كارلا أفوليو – معهد ماكس بلانك
صورة: يُنسب الفيلم إلى Neuronews

البحث الأصلي: الوصول المفتوح.
“التأثيرات السلوكية وعبر الأجيال للضوء الاصطناعي في الليل (ALAN) للتركيبات الطيفية المختلفة في الزرد (Danio rerio).“وي وي لي وآخرون. علم البيئة الشاملة

ملخص

التأثيرات السلوكية وعبر الأجيال للضوء الاصطناعي في الليل (ALAN) للتركيبات الطيفية المختلفة في الزرد (Danio rerio).

يؤدي التعرض للضوء الاصطناعي ليلاً (ALAN) إلى تعطيل الإيقاعات السلوكية والفسيولوجية والإيقاعية الطبيعية للكائنات الحية، وبالتالي يمثل مصدر قلق بيئي كبير وواسع النطاق.

لدى ALAN عادةً نطاق واسع من الأطوال الموجية، والأطوال الموجية المختلفة لها تأثيرات مختلفة على الساعات البيولوجية.

في الحيوانات التي تمت دراستها حتى الآن، تشارك الأطوال الموجية القصيرة والمتوسطة بنشاط في المزامنة والسحب، ولكن مدى تأثير الأطوال الموجية المختلفة على السلوك عندما تتعرض الحيوانات لـ ALAN غير مفهوم جيدًا، لا سيما ما إذا كانت بعض الأطوال الموجية ضارة بشكل غير متناسب.

درست هذه التجربة التأثيرات المباشرة وعبر الأجيال لعشرة معالجات مختلفة للأطوال الموجية لـ ALAN على سلوك أسماك الزرد (دانيو ريريو)، كائن نموذجي نشط نهاريًا.

على مدار فترة 10 أيام، تعرضت أنثى الزرد لطول موجي أحادي اللون أو ضوء أبيض ALAN أو علاج تحكم، وتم فحص كل من الأسماك والأسماك الفردية بحثًا عن الحركة والسلوكيات الشبيهة بالقلق لكل علاج. المجموعات.

لقد وجدنا تأثيرًا أقوى عند الأطوال الموجية الأقصر (365 إلى 470 نانومتر)، حيث أظهر الأفراد والمجموعات من أسماك الزرد سلوكًا يشبه القلق بعد ليالٍ أقل من التعرض لـ ALAN مقارنة بالأطوال الموجية الأخرى.

علاوة على ذلك، أظهر ذرية F1 المولودة من أمهات معرضات لـ ALAN حركة أقل تكرارًا ومسافات حركة أقصر على الرغم من عدم تعرضهم أبدًا لـ ALAN، بغض النظر عن المعالجة الطيفية.

تسلط نتائجنا الضوء على قدرة ALAN المحددة والواسعة النطاق على تعطيل الحركة لدى أسماك الزرد البالغة ونسلها.