Tym zwierzętom wybuch w Czarnobylu wyszedł na... zdrowie

Katastrofa w elektrowni jądrowej w Czarnobylu w roku 1986 przekształciła jej okolicę w najbardziej skażony obszar na Ziemi - wysoki poziom promieniowania w wielu miejscach utrzymuje się prawie czterdzieści lat później. Ludność została ewakuowana, jednak w regionie nadal żyje wiele roślin i zwierząt.

W ostatnich latach badacze odkryli, że niektóre zwierzęta żyjące w Czarnobylskiej Strefie Wykluczenia – liczącym 2 600 km kw. regionie północnej Ukrainy w promieniu 30 km od elektrowni – różnią się fizycznie i genetycznie od swoich odpowiedników w innych częściach kraju. Stąd pojawiły się pytania dotyczące wpływu promieniowanie na DNA. Czy nagła zmiana środowiska spowodowała wybranie gatunków, a nawet osobników w obrębie gatunku, które są naturalnie bardziej odporne na promieniowanie jonizujące?

Nowe badanie (https://www.pnas.org/doi/abs/10.1073/pnas.2314793121) przeprowadzone przez zespół Sophii Tintori z New York University we współpracy z naukowcami z Ukrainy wykazało, że przewlekłe narażenie na promieniowanie w Czarnobylu nie uszkodziło prostych genomów żyjących tam obecnie mikroskopijnych robaków - nicieni. Jak podkreślają autorzy, nie oznacza to, że region stał się bezpieczny, natomiast sugeruje, że szybko reprodukujące się robaki są wyjątkowo odporne.

„Te robaki żyją wszędzie i żyją szybko, więc przechodzą dziesiątki pokoleń ewolucji, zanim typowy kręgowiec osiągnie dojrzałość płciową” – powiedział Matthew Rockman, profesor biologii na New York University i główny autor badania.

We współpracy z naukowcami z Ukrainy i kolegami z USA – w tym biologiem Timothym Mousseau z Uniwersytetu Południowej Karoliny, który bada skutki promieniowania pochodzącego z katastrof w Czarnobylu i Fukushimie – Tintori i Rockman odwiedzili w 2019 r. Strefę Wykluczenia w Czarnobylu, aby sprawdzić, czy promieniowanie ma wykrywalny wpływ na robaki występujące w regionie. Mając ze sobą liczniki Geigera do pomiaru lokalnego poziomu promieniowania i sprzęt ochrony osobistej chroniący przed radioaktywnym pyłem, zebrali robaki z próbek gleby, gnijących owoców i innego materiału organicznego. Robaki zebrano z miejsc w całej strefie o różnym natężeniu promieniowania, od odpowiadającego Nowemu Jorkowi (znikoma radioaktywność) do niebezpiecznych dla ludzi miejsc o wysokim napromieniowaniu porównywalnym z przestrzenią kosmiczną.

Po pobraniu próbek w terenie zespół zabrał je do laboratorium polowego Mousseau w dawnym domu mieszkalnym w Czarnobylu, gdzie oddzielił setki nicieni od gleby i owoców. Stamtąd naukowcy udali się do hotelu w Kijowie, gdzie przy użyciu mikroskopów podróżnych wyizolowali i ustalili kultury każdego robaka. Po powrocie do nowojorskiego laboratorium kontynuowali badania robaków, co częściowo wymagało ich zamrożenia.

„Możemy zamrozić robaki, a następnie rozmrozić je do późniejszych badań. Oznacza to, że możemy powstrzymać ewolucję w laboratorium, co jest niemożliwe w przypadku większości innych modeli zwierzęcych, a bardzo cenne, gdy chcemy porównać zwierzęta, które doświadczyły różnych historii ewolucji” – zaznaczył Rockman.

W swoich analizach naukowcy skupili się na 15 nicieniach z gatunku Oscheius tipulae. Zsekwencjonowali genomy tych 15 robaków z Czarnobyla i porównali je z genomami pięciu osobników O. tipulae z innych części świata. Mimo użycia kilku różnych metod analizy nie udało się wykryć uszkodzeń radiacyjnych w genomach robaków z Czarnobyla. „Nie oznacza to, że Czarnobyl jest bezpieczny – raczej oznacza to, że nicienie są naprawdę odpornymi zwierzętami i mogą wytrzymać ekstremalne warunki. Nie wiemy również, jak długo każdy ze znalezionych przez nas robaków przebywał w Strefie, dlatego nie możemy być pewni, na jaki poziom narażenia wystawiony był każdy robak i jego przodkowie w ciągu ostatnich czterdziestu lat” – zauważył Tintori.

Wyniki dostarczają naukowcom wskazówek na temat tego, jak naprawa DNA może różnić się w zależności od osoby i pomimo genetycznej prostoty O. tipulae mogą prowadzić do lepszego zrozumienia naturalnej zmienności u ludzi. „Teraz, gdy wiemy, które szczepy O. tipulae są bardziej wrażliwe, a które bardziej odporne na uszkodzenia DNA, możemy wykorzystać te szczepy do zbadania, dlaczego niektóre osoby są bardziej narażone na działanie czynników rakotwórczych niż inne” – podkreśliła Tintori.