Эта статья адаптирована с разрешения Чивиана, Э. 1993 г. «Вымирание видов и утрата биоразнообразия: последствия для здоровья человека». В «Критическом состоянии: здоровье человека и окружающая среда» под редакцией Э. Чивиана, М. Маккалли, Х. Ху и А. Хейнса. Кембридж, Массачусетс и Лондон, Англия: MIT Press. Выражаем благодарность Э. О. Уилсону, Ричарду Шульте, Стивену Морсу, Эндрю Спилману, Полу Эпштейну, Дэвиду Поттеру, Нэн Вэнс, Родни Фуджите, Майклу Балику, Сьюзан Стробель и Эдсону Альбукерке.
Человеческая деятельность вызывает вымирание видов животных, растений и микробов со скоростью, в тысячу раз превышающей ту, которая могла бы произойти естественным образом (Wilson, 992), что приближается к крупнейшим вымираниям в геологической истории. Когда Человек разумный эволюционировали около 00 тысяч лет назад, число существовавших видов было самым большим из когда-либо населявших Землю (Wilson, 989). Нынешние темпы исчезновения видов снижают этот уровень до самого низкого уровня с конца эпохи динозавров, 65 миллионов лет назад, и, по оценкам, четверть всех видов вымрет в ближайшие 50 лет (Ehrlich and Wilson, 99).
Помимо связанных с этим этических проблем — мы не имеем права убивать бесчисленное количество других организмов, многие из которых возникли за десятки миллионов лет до нашего прибытия — такое поведение в конечном счете ведет к саморазрушению, нарушая хрупкий экологический баланс на Земле. от которых зависит вся жизнь, в том числе и наша собственная, и уничтожение биологического разнообразия, которое делает почвы плодородными, создает воздух, которым мы дышим, и дает пищу и другие поддерживающие жизнь природные продукты, большинство из которых еще предстоит открыть.
Экспоненциальный рост населения в сочетании с еще большим ростом потребления ресурсов и производства отходов являются основными факторами, угрожающими выживанию других видов. Глобальное потепление, кислотные дожди, истощение стратосферного озона и выброс токсичных химических веществ в воздух, почву, пресноводные и соленые водные экосистемы – все это в конечном итоге ведет к утрате биоразнообразия. Но самым большим разрушительным фактором является разрушение среды обитания в результате деятельности человека, особенно вырубки лесов.
Особенно это касается тропических лесов. Менее 50% площади, первоначально покрытой доисторическими влажными тропическими лесами, осталось, но они все еще вырубаются и сжигаются со скоростью примерно 42,000 992 квадратных километров каждый год, что равно площади стран Швейцарии и Нидерландов вместе взятых; это потеря лесного покрова каждую секунду размером с футбольное поле (Wilson, XNUMX). Именно это разрушение в первую очередь ответственно за массовое вымирание видов в мире.
Было подсчитано, что на Земле насчитывается от 0 до 00 миллионов различных видов. Даже если использовать консервативную оценку в 20 миллионов видов в мире, то 0 миллионов видов будут обнаружены в тропических лесах, а при нынешних темпах вырубки тропических лесов это будет означать, что только в тропических лесах ежегодно будет теряться 27,000 992 видов или более. чем семьдесят четыре в день, по три в час (Wilson, XNUMX).
В этой статье рассматриваются последствия для здоровья человека в результате повсеместной утраты биологического разнообразия. Автор полагает, что если бы люди полностью осознали последствия этих массовых вымираний видов — лишив возможности понимания и лечения многих неизлечимых болезней и, в конечном счете, возможно, угрожая выживанию человечества, — тогда они признали бы, что нынешние темпы вымирания Утрата биоразнообразия представляет собой не что иное, как медленно развивающуюся неотложную медицинскую помощь и потребует, чтобы усилиям по сохранению видов и экосистем уделялось первоочередное внимание.
Потеря медицинских моделей
Три группы находящихся под угрозой исчезновения животных, находящиеся далеко друг от друга в животном мире, — ядовитые лягушки, медведи и акулы — представляют собой поразительные примеры того, как важные модели для биомедицинской науки могут быть растрачены людьми.
Ядовитые лягушки
Всему семейству ядовитых лягушек Dendrobatidae, обитающих в американских тропиках, угрожает уничтожение мест их обитания — низменных влажных тропических лесов Центральной и Южной Америки (Brody, 990). Эти ярко окрашенные лягушки, насчитывающие более 00 видов, особенно чувствительны к вырубке лесов, так как часто живут только в очень специфических участках леса и не могут жить в других местах. Ученые пришли к пониманию, что производимые ими токсины, веками используемые индейцами Центральной и Южной Америки для отравления стрел и духовых ружей, являются одними из самых смертоносных известных природных веществ. Они также чрезвычайно полезны для медицины. Активными ингредиентами токсинов являются алкалоиды, азотсодержащие кольцевые соединения, встречающиеся почти исключительно в растениях (примерами являются морфин, кофеин, никотин и кокаин). Алкалоиды избирательно связываются со специфическими ионными каналами и насосами в нервных и мышечных мембранах. Без них знание этих основных единиц мембранной функции, встречающихся во всем царстве животных, было бы очень неполным.
В дополнение к своей ценности в фундаментальных нейрофизиологических исследованиях ядовитые лягушки также предлагают ценные биохимические ключи для производства новых и сильнодействующих анальгетиков, механизм действия которых отличается от механизма действия морфина, новых лекарств от сердечных аритмий и новых методов лечения сердечных аритмий. облегчение некоторых неврологических заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, тяжелая миастения и боковой амиотрофический склероз (Brody, 990). Если уничтожение тропических лесов продолжится такими же темпами в Центральной и Южной Америке, эти чрезвычайно ценные лягушки исчезнут.
Медведи
Растущая торговля на черном рынке в Азии частями медведя, при этом желчные пузыри медведя продаются из-за их предполагаемой лекарственной ценности (в 8 раз превышающей их вес в золоте), а лапы - в качестве деликатесов (Монтгомери, 992 г.), в сочетании с продолжающейся охотой и разрушением среды обитания. , поставил под угрозу популяции медведей во многих частях мира. Если некоторые виды медведей вымрут, мы все станем беднее не только потому, что они красивые, очаровательные существа, занимающие важные экологические ниши, но и потому, что некоторые виды обладают несколькими уникальными физиологическими процессами, которые могут дать важные подсказки для лечения различных заболеваний человека. . «Спящие» (или, точнее, «берущие логово») черные медведи, например, зимой неподвижны до пяти месяцев, но не теряют костной массы (Rosenthal 1993). (Настоящие спящие сурки, такие как сурок, сурок и суслик, демонстрируют заметное понижение температуры тела во время спячки и их нелегко разбудить. Черные медведи, напротив, «спят» при температуре тела, близкой к нормальной, и могут полностью реагировать на самозащиту. мгновенно.) В отличие от людей, которые потеряли бы почти четверть своей костной массы за аналогичный период неподвижности (или отсутствия нагрузки), медведи продолжают откладывать новые кости, используя циркулирующий в их крови кальций ( Флойд, Нельсон и Винн, 1990). Понимание механизмов того, как они совершают этот подвиг, может привести к эффективным способам профилактики и лечения остеопороза у пожилых людей (огромная проблема, ведущая к переломам, болям и инвалидности), у тех, кто прикован к постельному режиму в течение длительного времени, и у космонавтов, подверженных длительным состояниям. невесомости.
Кроме того, «спящие» медведи месяцами не мочатся. Люди, которые не могут выделять продукты жизнедеятельности с мочой в течение нескольких дней, накапливают в крови высокий уровень мочевины и умирают от ее токсичности. Каким-то образом медведи перерабатывают свою мочевину для производства новых белков, в том числе и в мышцах (Nelson 1973). Если бы мы могли определить механизм этого процесса, это могло бы привести к успешному и долгосрочному лечению людей с почечной недостаточностью, которые теперь должны полагаться на регулярную детоксикацию с помощью аппаратов для диализа почек или на трансплантацию.
Акулы
Как и медведи, многие виды акул истребляются из-за спроса на акулье мясо, особенно в Азии, где акульи плавники для супа стоят до 00 долларов за фунт (Stevens, 992). Поскольку акулы производят мало потомства, растут медленно и взрослеют годами, они очень уязвимы для перелова.
Акулы существуют уже почти 400 миллионов лет, и у них развились узкоспециализированные органы и физиологические функции, которые защитили их практически от всех угроз, кроме убийства людьми. Исчезновение популяций и исчезновение некоторых из 350 видов может стать большой катастрофой для человечества.
Иммунная система акул (и их родственников, скатов и скатов), по-видимому, эволюционировала таким образом, что животные практически неуязвимы для развития рака и инфекций. В то время как опухоли часто встречаются у других рыб и моллюсков (Tucker, 985), у акул они встречаются редко. Предварительные исследования подтвердили этот вывод. Например, оказалось невозможным вызвать рост опухоли у акул-нянь повторными инъекциями известных сильнодействующих канцерогенных веществ (Stevens, 992). А исследователи из Массачусетского технологического института выделили из хрящей гигантской акулы вещество, присутствующее в больших количествах (Lee and Langer, 983), которое сильно ингибирует рост новых кровеносных сосудов по направлению к солидным опухолям и тем самым предотвращает рост опухоли.
Акулы также могут служить ценными моделями для разработки новых типов лекарств для лечения инфекций, что особенно важно в настоящее время, когда инфекционные агенты развивают все большую устойчивость к доступным в настоящее время антибиотикам.
Другие модели
Можно было бы привести бесчисленное множество других примеров уникальных растений, животных и микроорганизмов, хранящих секреты миллиардов эволюционных экспериментов, которым все больше угрожает деятельность человека и которые могут быть навсегда потеряны для медицинской науки.
Потеря новых лекарств
Виды растений, животных и микробов сами по себе являются источниками некоторых наиболее важных современных лекарств и составляют значительную часть общей фармакопеи. Farnsworth (1990), например, обнаружил, что 25% всех рецептов, выписанных в общественных аптеках США с 959 по 980 год, содержали активные ингредиенты, извлеченные из высших растений. Гораздо более высокий процент приходится на развивающиеся страны. Целых 80% всех людей, живущих в развивающихся странах, или примерно две трети населения мира, полагаются почти исключительно на традиционные лекарства с использованием натуральных веществ, в основном полученных из растений.
Знания народных целителей, часто передававшиеся из уст в уста на протяжении веков, привели к открытию многих лекарств, которые широко применяются и сегодня, — хинина, физостигмина,
d-тубокурарин, пилокарпин и эфедрин, и это лишь некоторые из них (Farnsworth et al., 985). Но эти знания быстро исчезают, особенно в Амазонии, поскольку местные целители вымирают и заменяются более современными практикующими врачами. Ботаники и фармакологи спешат изучить эти древние методы, которые, как и используемые ими лесные растения, также находятся под угрозой исчезновения (Farnsworth, 990; Schultes, 99; Balick, 990).
Ученые проанализировали химический состав менее 1% известных растений тропических лесов на наличие биологически активных веществ (Gottlieb and Mors, 980), а также аналогичную долю растений умеренного пояса (Schultes, 992) и еще меньший процент известных животных, грибов и микробов. Но в лесах, почвах, озерах и океанах могут существовать десятки миллионов еще не обнаруженных видов. В связи с происходящим в настоящее время массовым вымиранием мы, возможно, уничтожаем новые лекарства от неизлечимого рака, от СПИДа, от атеросклеротической болезни сердца и от других болезней, причиняющих огромные человеческие страдания.
Нарушение равновесия экосистемы
Наконец, исчезновение видов и разрушение мест обитания могут нарушить хрупкое равновесие между экосистемами, от которых зависит вся жизнь, в том числе и наша собственная.
Запасы еды
Запасы продовольствия, например, могут оказаться под серьезной угрозой. Вырубка лесов, например, может привести к значительному уменьшению количества осадков в прилегающих сельскохозяйственных районах и даже в отдаленных регионах (Wilson, 988; Shulka, Nobre and Sellers, 990), что снижает урожайность сельскохозяйственных культур. Потеря верхнего слоя почвы в результате эрозии, еще одно последствие обезлесения, может иметь необратимые негативные последствия для сельскохозяйственных культур в лесных районах, особенно в районах с холмистой местностью, таких как районы Непала, Мадагаскара и Филиппин.
Летучие мыши и птицы, главные хищники насекомых, которые заражают или поедают сельскохозяйственные культуры, исчезают в рекордных количествах (Brody, 99; Terborgh, 1980), что имеет невыразимые последствия для сельского хозяйства.
Инфекционные заболевания
Недавно в Бразилии малярия достигла масштабов эпидемии в результате массового заселения и нарушения окружающей среды в бассейне Амазонки. В Бразилии в 960-х годах малярия находилась под контролем, но через 20 лет вспыхнула эпидемия: в 560,000 году было зарегистрировано 988 500,000 случаев, из них 989 989 только в Амазонии (Kingman, XNUMX). В значительной степени эта эпидемия была следствием притока огромного количества людей, практически не имевших иммунитета к малярии, живших во временных убежищах и носивших мало защитной одежды. Но это также было следствием того, что они нарушали окружающую среду тропического леса, создавая за собой стоячие лужи воды повсюду — от строительства дорог, от стока ила, вторичного до расчистки земли, и от открытых горных работ — лужи, где Anopheles darlingi, самые важные переносчик малярии в этом районе может беспрепятственно размножаться (Kingman, XNUMX).
История «появляющихся» вирусных заболеваний может содержать ценные подсказки для понимания последствий разрушения среды обитания для людей. Например, аргентинская геморрагическая лихорадка, болезненное вирусное заболевание со смертностью от 3 до 5 % (Sanford, 1991), приняла эпидемические масштабы с 958 г. в результате широкомасштабной расчистки пампасов в центральной Аргентине и посадки кукурузы. Кингман 989).
Возникающим вирусным заболеванием, которое оказало наибольшее влияние на здоровье человека и которое может быть предвестником будущих вирусных вспышек, является СПИД, вызываемый вирусом иммунодефицита человека - типа 2 (ВИЧ-2) и 992 (ВИЧ-990). Существует общее мнение, что нынешняя эпидемия СПИДа возникла из-за нечеловеческих приматов в Африке, которые действовали как естественные бессимптомные хозяева и резервуары для семейства вирусов иммунодефицита (Allan, 2). Имеются хорошие генетические доказательства связи ВИЧ-989 с обезьяньим вирусом иммунодефицита у африканских шимпанзе (Huet and Cheynier, 992) и ВИЧ-XNUMX с другим обезьяньим вирусом у африканских черных мангабеев (Hirsch и Olmsted, XNUMX; Gao, Yue, XNUMX). Являются ли эти межвидовые передачи вирусов от приматов людям результатом вторжения человека в деградировавшую лесную среду?
Если это так, то мы можем быть свидетелями начала серии вирусных эпидемий СПИДа, происходящих из тропических лесов, где могут быть тысячи вирусов, способных заразить людей, некоторые из которых могут быть такими же смертельными, как СПИД (приближаясь к 00%). но легче распространяется, например, воздушно-капельным путем. Эти потенциальные вирусные заболевания могут стать самыми серьезными последствиями для общественного здравоохранения в результате нарушения окружающей среды тропических лесов.
Другие эффекты
Но, может быть, именно нарушение других взаимосвязей между организмами, экосистемами и глобальной окружающей средой, о которых почти ничего не известно, может оказаться самой катастрофической из всех для человека. Что произойдет с глобальным климатом и, например, с концентрацией атмосферных газов, когда будет достигнут некий критический порог обезлесения? Леса играют решающую роль в поддержании глобального характера осадков и стабильности атмосферных газов.
Каковы будут последствия для морской жизни, если усиление ультрафиолетового излучения вызовет массовую гибель фитопланктона в океане, особенно в богатых морях под антарктической озоновой «дырой»? Эти организмы, лежащие в основе всей морской пищевой цепи и производящие значительную часть кислорода в мире и потребляющие значительную часть углекислого газа, очень уязвимы для повреждения ультрафиолетом (Schneider, 99; Roberts, 989; Bridigare, 989). .
Каковы будут последствия для роста растений, если кислотные дожди и ядохимикаты отравят почвенные грибы и бактерии, необходимые для плодородия почвы? За последние 40 лет в Западной Европе уже произошла потеря 50-60% видов грибов, в том числе многих симбиотических микоризных грибов (Wilson, 992), имеющих решающее значение для поглощения питательных веществ растениями. Никто не понимает, каковы будут последствия этой потери.
Ученые не знают ответов на эти и другие критически важные вопросы. Но есть тревожные биологические сигналы, свидетельствующие о том, что крупный ущерб глобальным экосистемам уже нанесен. Быстрое одновременное сокращение популяций многих видов лягушек по всему миру, даже в первозданной среде вдали от людей, указывает на то, что они могут вымирать в результате какого-то глобального изменения окружающей среды (Blakeslee, 990). Недавние исследования (Blaustein 1994) позволяют предположить, что в некоторых из этих случаев причиной может быть повышенное ультрафиолетовое излучение B из-за утончения озонового слоя.
Ближе к человеку морские млекопитающие, такие как полосатые дельфины в Средиземном море, европейские морские тюлени у берегов Скандинавии и Северной Ирландии и белухи в реке Святого Лаврентия, также гибнут в рекордных количествах. Что касается дельфинов и тюленей, то некоторые из смертей, по-видимому, связаны с инфекциями, вызванными вирусами морбилли (семейство вирусов, включающее вирус кори и собачьей чумы), вызывающими пневмонию и энцефалиты (Domingo and Ferrer, 990; Kennedy and Smyth, 988). , возможно также последствие скомпрометированных иммунных систем. В случае китов, по-видимому, задействованы химические загрязнители, такие как ДДТ, инсектицид Мирекс, ПХБ, свинец и ртуть, которые подавляют фертильность белух и в конечном итоге вызывают их гибель от различных опухолей и пневмоний (Dold, 992). Туши белуги часто были настолько наполнены этими загрязняющими веществами, что их можно было классифицировать как опасные отходы.
Предупреждают ли нас эти «виды-индикаторы», такие как канарейки, погибающие в угольных шахтах, содержащих ядовитые газы, о том, что мы нарушаем хрупкий баланс экосистемы, поддерживающий всю жизнь, включая нашу собственную? Падение числа сперматозоидов на 50% у здоровых мужчин во всем мире в период с 938 по 990 г. (Carlsen et al., 992), заметное увеличение числа врожденных пороков развития наружных половых органов у мужчин в Англии и Уэльсе с 964 по 983 г. (Matlai и Beral, 985), резкий рост некоторых показателей заболеваемости раком у белых детей с 973 по 988 год (Angier, 99) и у белых взрослых с 973 по 987 год (Davis, Dinse and Hoel, 994) в Соединенных Штатах, а также устойчивый рост показатели смертности от нескольких видов рака во всем мире за последние три-четыре десятилетия (Kurihara, Aoki and Tominaga, 984; Davis and Hoel, 990a, 1990b; Hoel, 992) позволяют предположить, что деградация окружающей среды, возможно, начинает угрожать не только выживанию лягушек, морских млекопитающих и других видов животных, растений и микробов, но также и человека.
Обзор
Человеческая деятельность вызывает вымирание животных, растений и микробов такими темпами, что вполне может уничтожить четверть всех видов на Земле в течение следующих 50 лет. Последствия этого разрушения для здоровья человека неисчислимы:
- потеря медицинских моделей для понимания физиологии и болезней человека
- потеря новых лекарств, которые могли бы успешно лечить неизлечимый рак, СПИД, артериосклероз и другие болезни, причиняющие большие страдания человечеству.