Фактор окружающей среды , экологический фактор или экофактор — это любой фактор, абиотический или биотический, влияющий на живые организмы . [1] Абиотические факторы включают температуру окружающей среды , количество солнечного света , воздуха, почвы, воды и pH водной почвы, в которой живет организм. Биотические факторы включают наличие пищевых организмов и наличие биологической специфичности , конкурентов , хищников и паразитов .
Генотип организма (например, в зиготе ) транслируется во взрослый фенотип посредством развития в ходе онтогенеза организма и подвергается влиянию многих воздействий окружающей среды. В этом контексте фенотип (или фенотипический признак) можно рассматривать как любую определяемую и измеримую характеристику организма, такую как масса его тела или цвет кожи . [ нужна цитата ]
Помимо истинных моногенных генетических нарушений , факторы окружающей среды могут определять развитие заболевания у людей, генетически предрасположенных к определенному состоянию. Загрязнение окружающей среды , стресс , физическое и психическое насилие , диета , воздействие токсинов , болезнетворных микроорганизмов , радиации и химических веществ , присутствующих почти во всех [ количественных ] средствах личной гигиены и бытовых чистящих средствах, являются распространенными факторами окружающей среды, определяющими большую часть ненаследственных заболеваний. [ нужна цитата ]
Если сделать вывод о том, что болезненный процесс является результатом сочетания влияний генетических и средовых факторов , то его этиологическое происхождение можно назвать многофакторным . [ нужна цитата ]
Рак часто связан с факторами окружающей среды. [2] По мнению исследователей, поддержание здорового веса, здоровое питание, сведение к минимуму употребления алкоголя и отказ от курения снижают риск развития заболевания. [2]
Экологические триггеры астмы [3] и аутизма [4] также изучались.
Экспосома включает в себя набор воздействий окружающей среды (т.е. негенетических) на человека с момента зачатия и далее, дополняя геном . Экспосома была впервые предложена в 2005 году эпидемиологом рака Кристофером Полом Уайлдом в статье, озаглавленной «Дополнение генома с помощью «экспосомы»: выдающаяся проблема измерения воздействия на окружающую среду в молекулярной эпидемиологии». [5] Концепция экспосома и способы ее оценки вызвали оживленные дискуссии с разными точками зрения в 2010, [6] [7] 2012, [8] [9] [10 ] [ 11] [12] [13] 2014 г. [14] [15] и 2021 г. [16]
В своей статье 2005 года Уайлд заявил: «В наиболее полной форме экспосома охватывает воздействие окружающей среды на протяжении всей жизни (включая факторы образа жизни ), начиная с пренатального периода». Эта концепция была впервые предложена, чтобы привлечь внимание к необходимости получения более качественных и полных данных о воздействии на окружающую среду для причинно-следственных исследований, чтобы сбалансировать инвестиции в генетику. По мнению Уайлда, даже неполные версии экспосомы могут быть полезны для эпидемиологии . В 2012 году Уайлд описал методы, в том числе персональные датчики, биомаркеры и технологии « омики », позволяющие лучше определить экспосом. [8] [17] Он описал три перекрывающихся домена внутри экспосомы:
В конце 2013 года это определение было более подробно объяснено в первой книге об экспосоме. [18] [19] В 2014 году тот же автор пересмотрел определение, включив в него реакцию организма на эндогенные метаболические процессы, которые изменяют переработку химических веществ. [14] Совсем недавно, о чем свидетельствуют метаболические воздействия во время беременности и во время нее, материнский метаболический риск [20] включает такие воздействия, как материнское ожирение/избыточный вес и диабет, а также недостаточное питание, в том числе диеты с высоким содержанием жиров/высоких калорий, которые связаны с с плохим ростом плода, младенца и ребенка [21] и увеличением случаев ожирения и других метаболических нарушений в более позднем возрасте.
Что касается сложных расстройств, то конкретные генетические причины, по-видимому, составляют только 10-30% случаев заболевания, но не существует стандартного или систематического способа измерения влияния воздействия окружающей среды. Некоторые исследования взаимодействия генетических факторов и факторов окружающей среды в заболеваемости диабетом продемонстрировали, что «исследования ассоциаций в масштабах всей окружающей среды» (EWAS или исследования ассоциаций на уровне экспозомы) могут быть осуществимы. [22] [23] Однако неясно, какие наборы данных наиболее подходят для представления значения «E». [24]
По состоянию на 2016 год невозможно измерить или смоделировать полный экспосом, но несколько европейских проектов начали предпринимать первые попытки. В 2012 году Европейская комиссия выделила два крупных гранта на проведение исследований, связанных с экспосомами. [25] Проект HELIX в Центре исследований в области экологической эпидемиологии в Барселоне был запущен примерно в 2014 году и был направлен на разработку экспосома раннего возраста. [13] Второй проект, Exposomics, базирующийся в Имперском колледже Лондона , запущенный в 2012 году, был направлен на использование смартфонов, использующих GPS и датчики окружающей среды, для оценки воздействия. [25] [26]
В конце 2013 года стартовала крупная инициатива под названием «Всеобщие ассоциации здравоохранения и окружающей среды, основанные на крупномасштабных опросах населения» или HEALS. HEALS, рекламируемое как крупнейшее в Европе исследование, связанное со здоровьем окружающей среды, предлагает принять парадигму, определяемую взаимодействием между последовательностью ДНК, эпигенетическими модификациями ДНК, экспрессией генов и факторами окружающей среды. [27]
В декабре 2011 года Национальная академия наук США провела встречу под названием «Новые технологии измерения индивидуальных экссомом». [28] В обзоре Центров по контролю и профилактике заболеваний «Экспосома и экспосомика» обозначены три приоритетные области исследования профессионального экспосома, определенные Национальным институтом безопасности и гигиены труда . [11] Национальные институты здравоохранения (NIH) инвестировали в технологии, поддерживающие исследования, связанные с экспосомами, включая биосенсоры, и поддерживают исследования по взаимодействию генов и окружающей среды . [29] [30]
Идея проекта «Экспосома человека», аналогичного проекту «Геном человека» , предлагалась и обсуждалась на многочисленных научных конференциях, но по состоянию на 2017 год такого проекта не существует. Учитывая отсутствие ясности относительно того, как наука будет реализовывать такой проект, поддержка отсутствует. [31] Отчеты по этому вопросу включают:
Концепция экспосомы способствовала предложению в 2010 году новой парадигмы фенотипа заболевания , «принципа уникального заболевания»: у каждого человека есть уникальный процесс заболевания, отличающийся от любого другого человека, учитывая уникальность экспосомы и ее уникальное влияние на молекулярные процессы. патологические процессы, включая изменения в интерактоме . [35] Этот принцип был впервые описан при неопластических заболеваниях как «уникальный принцип опухоли». [36] Основываясь на этом уникальном принципе заболевания, междисциплинарная область молекулярной патологической эпидемиологии (МПЭ) объединяет молекулярную патологию и эпидемиологию. [37]
Глобальные изменения обусловлены многими факторами; однако пятью основными движущими силами глобальных изменений являются: рост населения, экономический рост, технологические достижения, отношения и институты. [38] Эти пять основных движущих сил глобальных изменений могут быть обусловлены социально-экономическими факторами, которые, в свою очередь, могут рассматриваться как движущие силы в своем собственном отношении. Социально-экономические факторы изменения климата могут быть вызваны социальным или экономическим спросом на ресурсы, например спросом на древесину или спросом на сельскохозяйственные культуры. Например, в случае вырубки тропических лесов основной движущей силой являются экономические возможности, возникающие при добыче этих ресурсов и преобразовании этих земель в сельскохозяйственные культуры или пастбища. [39] Эти движущие силы могут проявляться на любом уровне: от глобального спроса на древесину до уровня домохозяйств. [ нужна цитата ]
Пример того, как социально-экономические факторы влияют на изменение климата, можно увидеть в торговле соевыми бобами между Бразилией и Китаем. Торговля соевыми бобами из Бразилии и Китая значительно выросла за последние несколько десятилетий. Рост торговли между этими двумя странами стимулируется социально-экономическими факторами. Некоторыми из социально-экономических факторов, действующих здесь, являются растущий спрос на бразильские соевые бобы в Китае, увеличение изменений в землепользовании для производства соевых бобов в Бразилии и важность укрепления внешней торговли между двумя странами. [40] Все эти социально-экономические факторы имеют последствия для изменения климата. Например, увеличение освоения пахотных земель для соевых бобов в Бразилии означает, что для этого ресурса необходимо выделять все больше и больше земель. Это приводит к тому, что общий лесной покров превращается в пахотные земли, что само по себе оказывает воздействие на окружающую среду. [41] Этот пример изменения землепользования, вызванного спросом на ресурсы, происходит не только в Бразилии с производством соевых бобов. [ нужна цитата ]
Другой пример – Союз Директивы по возобновляемым источникам энергии 2009 года , когда он обязал страны-члены развивать биотопливо . Международная социально-экономическая движущая сила увеличения производства биотоплива влияет на землепользование в этих странах. Когда сельскохозяйственные пахотные земли переходят на пахотные земли, предназначенные для биоэнергетики, первоначальное предложение урожая уменьшается, в то время как мировой рынок этой культуры увеличивается. Это вызывает каскадную социально-экономическую движущую силу, вызывающую потребность в большем количестве сельскохозяйственных земель для удовлетворения растущего спроса. Однако из-за нехватки свободных земель в результате замены сельскохозяйственных культур биотопливом страны должны изучить более отдаленные районы для освоения этих оригинальных пахотных земель. Это приводит к возникновению систем побочных эффектов в странах, где происходит это новое развитие. Например, африканские страны превращают саванны в пахотные земли, и все это проистекает из социально-экономического стимула – желания развивать биотопливо. [42] Более того, не все социально-экономические факторы, вызывающие изменения в землепользовании, проявляются на международном уровне. Эти драйверы можно испытать на всем уровне вплоть до домашнего уровня. Замещение сельскохозяйственных культур происходит не только в результате перехода на биотопливо в сельском хозяйстве. Большая замена произошла в Таиланде, когда там переключили производство растений опийного мака на ненаркотические культуры. Это привело к росту сельскохозяйственного сектора Таиланда, но вызвало глобальные волновые последствия ( замена опиума ). [ нужна цитата ]
Например, в китайском Волонге местные жители используют леса в качестве дров для приготовления пищи и обогрева своих домов. Таким образом, социально-экономическим фактором здесь является местный спрос на древесину для поддержания существования в этом районе. Из-за этого фактора местные жители истощают запасы дров, поэтому им приходится двигаться дальше, чтобы добыть этот ресурс. Это перемещение и спрос на древесину, в свою очередь, способствуют исчезновению панд в этом районе, поскольку их экосистема разрушается. [43]
Однако при исследовании местных тенденций основное внимание, как правило, уделяется результатам, а не тому, как изменения глобальных факторов влияют на результаты. [44] При этом планирование на уровне сообщества необходимо осуществлять при анализе социально-экономических факторов изменений. [ нужна цитата ]
В заключение можно увидеть, как социально-экономические факторы на любом уровне играют роль в последствиях действий человека для окружающей среды. Все эти факторы оказывают каскадное воздействие на землю, людей, ресурсы и окружающую среду в целом. При этом людям необходимо полностью понять, как их социально-экономические факторы могут изменить наш образ жизни. Например, возвращаясь к примеру с соевыми бобами, когда предложение не может удовлетворить спрос на соевые бобы, мировой рынок этой культуры увеличивается, что, в свою очередь, влияет на страны, которые полагаются на эту культуру как на источник пищи. Эти последствия могут привести к повышению цен на соевые бобы в их магазинах и на рынках или к общему отсутствию этой культуры в странах-импортерах. В обоих случаях на уровень домохозяйств влияет социально-экономический фактор национального уровня, вызывающий рост спроса на бразильские соевые бобы в Китае. Только на этом примере можно увидеть, как социально-экономические факторы влияют на изменения на национальном уровне, которые затем приводят к более глобальным, региональным, общинным и домашним изменениям. Основная концепция, которую следует извлечь из этого, — это идея о том, что все взаимосвязано и что наши роли и выбор как людей имеют основные движущие силы, которые во многом влияют на наш мир. [ нужна цитата ]