Atrazine is een herbicide van de triazineklasse. Het wordt gebruikt om vóór opkomst breedbladige onkruiden te voorkomen in gewassen zoals maïs en suikerriet en op grasmatten, zoals golfbanen en residentiële gazons. De belangrijkste producent van atrazine is Syngenta en het is een van de meest gebruikte herbiciden in de Verenigde Staten en de Australische landbouw.

*Endocrien systeem
Het endocriene systeem of hormoonstelsel is het orgaansysteem dat toeziet op de hormonale huishouding in het dierlijk organisme. In het menselijk lichaam wordt het hormoonstelsel aangestuurd door de hypofyse, een deel van de hersenen

Pesticide atrazine kan mannelijke kikkers in vrouwtjes veranderen
Atrazine, een van ’s werelds meest gebruikte pesticiden, richt verwoestingen aan in het seksleven van volwassen mannelijke kikkers, waarbij driekwart van hen wordt gecastreerd en een op de tien in vrouwtjes verandert, volgens een nieuwe studie van biologen van de University of California, Berkeley.
De 75 procent die chemisch gecastreerd zijn, zijn in wezen “dood” omdat ze zich in het wild niet kunnen voortplanten, rapporteert Tyrone B. Hayes, hoogleraar integratieve biologie aan de UC Berkeley.
“Deze mannelijke kikkers missen testosteron en alle dingen die testosteron regelt, inclusief sperma. Dus hun vruchtbaarheid is zo laag als 10% in sommige gevallen, en dat is alleen als we deze dieren isoleren en ze koppelen met vrouwtjes,” zei hij. “In een omgeving waar ze concurreren met niet-blootgestelde dieren, hebben ze nul kans om zich voort te planten.”
De 10 procent of meer die van mannetjes in vrouwtjes veranderen – iets waarvan niet bekend is dat het onder natuurlijke omstandigheden bij amfibieën voorkomt – kunnen met succes paren met mannelijke kikkers, maar omdat deze vrouwtjes genetisch mannelijk zijn, zijn al hun nakomelingen mannelijk.
“Wanneer we deze jongens opkweken, krijgen we, afhankelijk van de familie, tussen de 10 en 50 procent vrouwtjes,” zei Hayes. “In een populatie kunnen de genetisch mannelijke vrouwtjes een populatie doen afnemen of wegvagen, gewoon omdat ze de sekseverhoudingen zo scheef trekken.”
Hoewel de experimenten werden uitgevoerd op een gewone laboratoriumkikker, de Afrikaanse klauwkikker (Xenopus laevis), wijzen veldstudies uit dat atrazine, een krachtige hormoonontregelaar, kikkers in het wild op vergelijkbare wijze beïnvloedt, en mogelijk een van de oorzaken is van de afname van amfibieën over de hele wereld, aldus Hayes.
Hayes en zijn collega’s van UC Berkeley melden hun resultaten in de vroege online-editie van het tijdschrift Proceedings of the National Academy of Sciences van deze week. In het vorige week verschenen Journal of Experimental Biology publiceerden Hayes en collega’s een overzicht van de mogelijke oorzaken van een wereldwijde afname van amfibieënpopulaties, met als conclusie dat atrazine en andere hormoonverstorende verontreinigende stoffen een waarschijnlijke bijdrage leveren omdat ze de rekrutering van nieuwe individuen beïnvloeden en amfibieën vatbaarder maken voor ziekten.
“Dit soort problemen, zoals dieren die geslachtsverhoudingen scheeftrekken, zijn veel gevaarlijker dan een chemische stof die een populatie kikkers zou uitroeien,” zei hij. “In blootgestelde populaties lijkt het alsof er kikkers broeden, maar in feite wordt de populatie heel langzaam aangetast door de introductie van deze veranderde dieren.”
Ongeveer 80 miljoen pond van het herbicide atrazine wordt jaarlijks toegepast in de Verenigde Staten op maïs en sorghum om onkruid te bestrijden en de gewasopbrengst te verhogen, maar zo’n wijdverbreid gebruik maakt atrazine ook de meest voorkomende verontreiniging van grond- en oppervlaktewater met pesticiden, volgens verschillende studies.
Meer en meer onderzoek toont echter aan dat atrazine interfereert met endocriene hormonen, zoals oestrogeen en testosteron – in vissen, amfibieën, vogels, reptielen, laboratorium knaagdieren en zelfs menselijke cellijnen op niveaus van delen per miljard. Recente studies hebben ook een mogelijk verband aangetoond tussen menselijke geboorteafwijkingen en een laag geboortegewicht en blootstelling aan atrazine in de baarmoeder.
Als gevolg van deze studies herziet de Environmental Protection Agency (EPA) haar regelgeving inzake het gebruik van het bestrijdingsmiddel. Verschillende staten overwegen atrazine te verbieden en er zijn zes collectieve rechtszaken aangespannen om het gebruik ervan te verbieden. De Europese Unie heeft het gebruik van atrazine al verboden.
De studies van Hayes in het begin van de jaren 2000 waren de eerste die aantoonden dat de hormonale effecten van atrazine de seksuele ontwikkeling bij amfibieën verstoren. Hayes en zijn collega’s werkten met de Afrikaanse klauwkikker en toonden in 2002 aan dat kikkervisjes, opgegroeid in met atrazine verontreinigd water, hermafrodiet worden – ze ontwikkelen zowel vrouwelijke (eierstokken) als mannelijke (testes) geslachtsklieren. Dit gebeurde bij atrazine niveaus zo laag als 0,1 deeltjes per miljard (ppb), 30 keer lager dan de niveaus toegestaan in drinkwater door de EPA (3 ppb).
Latere studies toonden aan dat inheemse luipaardkikkers (Rana pipiens) die werden verzameld uit met atrazine verontreinigde beken in het Midwesten, ook uit gebieden tot 1.000 mijl van waar atrazine wordt toegepast, vaak eieren in hun testikels hadden. En veel mannetjes hadden lagere testosteronniveaus dan normale vrouwtjes en kleinere stemkastjes dan normaal, waardoor ze vermoedelijk minder goed partners konden oproepen.
Het onderzoek van Hayes stelde ook vast dat veel kikkers in beken in het Midwesten die besmet zijn met atrazine en andere pesticiden een aangetast immuunsysteem hebben, wat leidt tot een verhoogde sterfte door bacteriële ziekten.
Deze vroege studies werden bemoeilijkt door het onvermogen om gemakkelijk genetisch mannelijke van genetisch vrouwelijke kikkers te onderscheiden. Mannelijke kikkers hebben twee identieke geslachtschromosomen (ZZ) terwijl vrouwtjes zowel een Z als een W hebben – het tegenovergestelde van XX vrouwelijke en XY mannelijke mensen. Maar omdat alle kikkerchromosomen er onder een lichtmicroscoop hetzelfde uitzien, is het niet eenvoudig om mannetjes van vrouwtjes te onderscheiden.
Om dit te ondervangen, ontwikkelde Hayes’ collega Roger Liu een lijn van uitsluitend mannelijke kikkers, zodat de genetica ondubbelzinnig zou zijn.
“Voorheen wisten we dat we minder mannetjes kregen dan we hadden moeten krijgen, en we kregen hermafrodieten. Nu hebben we duidelijk aangetoond dat veel van deze dieren geslachtsreverserende mannetjes zijn,” zei Hayes. “We hebben dieren die vrouwtjes zijn, in de zin dat ze zich als vrouwtjes gedragen: Ze hebben oestrogeen, leggen eieren, ze paren met andere mannetjes. Atrazine heeft een hormonale disbalans veroorzaakt waardoor ze zich ontwikkelen tot het verkeerde geslacht, in termen van hun genetische constitutie.”
Toevallig ontdekte een ander lab in 2008 een geslachtsgebonden genetische marker in Xenopus, waardoor Hayes het genetische geslacht van zijn kikkers kon bevestigen.
In de studie van Hayes, waarbij 40 kikkers ongeveer drie jaar leefden nadat ze uit het ei waren gekomen in water met 2,5 ppb atrazine, bleek ongeveer 10 procent van de kikkers resistent te zijn tegen de effecten van het bestrijdingsmiddel. In lopende studies onderzoekt Hayes of deze schijnbare resistentie erfelijk is, en of de naar geslacht veranderde mannetjes meer vatbare nakomelingen hebben.
Syngenta, dat atrazine produceert, betwist veel van deze studies, waaronder die van Hayes, die schadelijke effecten van het bestrijdingsmiddel aantonen. Maar Hayes zei dat “als je over de hele wereld studies hebt die problemen met atrazine aantonen bij alle gewervelde dieren die zijn onderzocht – vissen, kikkers, reptielen, vogels, zoogdieren – dan kunnen ze niet allemaal fout zijn.”
“Wat mensen zich moeten realiseren is dat, net als bij het nemen van geneesmiddelen, ze moeten beslissen of de voordelen opwegen tegen de kosten,” zei hij. “Niet elke kikker of elk mens zal worden beïnvloed door atrazine, maar wil je een risico nemen, wat met alle andere dingen die we weten dat atrazine doet, niet alleen voor mensen, maar ook voor knaagdieren en kikkers en vissen?”
Hayes’ langetermijnstudies naar de effecten van atrazine op kikkers werden bijgestaan door vele studenten van UC Berkeley, waaronder co-auteurs van het huidige artikel: studenten Vicky Khoury, Anne Narayan, Mariam Nazir, Andrew Park, Lillian Adame en Elton Chan; en afgestudeerde studenten Travis Brown, Daniel Buchholz, Sherrie Gallipeau en Theresa Stueve.
Het werk werd gefinancierd door de Park Water Co., Mitch Kapor, Freada Klein, de Mitch Kapor Foundation, de David Foundation, de Cornell-Douglas Foundation, de Wallace Foundation, de UC Berkeley Class of ’43 endowed chair en het Howard Hughes Biology Fellows Program.