Авария на четвертом реакторе Чернобыльской АЭС в 1986 году привела к крупнейшему выбросу радиоактивных материалов в окружающую среду в истории человечества. Последствия острого облучения высокими дозами радиации были тяжелыми для окружающей среды и населения. Но спустя более чем три десятилетия после аварии Чернобыль стал одним из крупнейших заповедников Европы. Сегодня здесь находят убежище разнообразные исчезающие виды, в том числе медведи, волки и рыси.
Излучение может повредить генетический материал живых организмов и вызвать нежелательные мутации. Однако одной из самых интересных тем исследований в Чернобыле является попытка определить, действительно ли некоторые виды приспосабливаются к жизни с радиацией. Как и в случае с другими загрязняющими веществами, радиация может быть очень сильным селективным фактором, благоприятствующим организмам с механизмами, повышающими их выживаемость в районах, загрязненных радиоактивными веществами.
Меланиновая защита от радиации
Наша работа в Чернобыле началась в 2016 году. В том же году недалеко от поврежденного ядерного реактора мы обнаружили несколько квакш квакш (Hyla orientalis) с необычным черным оттенком. Этот вид обычно имеет ярко-зеленую окраску спины, хотя иногда встречаются и более темные особи.
Меланин отвечает за темный цвет многих организмов. Что менее известно, так это то, что этот класс пигментов также может уменьшать негативное воздействие ультрафиолетового излучения. И его защитная роль может распространяться и на ионизирующее излучение, как это было показано на примере грибов. Меланин поглощает и рассеивает часть энергии излучения. Кроме того, он может очищать и нейтрализовать ионизированные молекулы внутри клетки, такие как активные формы кислорода. Эти действия снижают вероятность того, что люди, подвергшиеся воздействию радиации, будут страдать от повреждения клеток и повышают их шансы на выживание.
Цвет чернобыльских квакш
После обнаружения первых черных лягушек в 2016 году мы решили изучить роль меланиновой окраски в чернобыльской фауне. В период с 2017 по 2019 год мы подробно исследовали окраску восточных квакш в разных районах северной Украины.
В течение этих трех лет мы проанализировали окраску спинной кожи более 200 самцов лягушек, отловленных в 12 различных прудах для размножения. Эти населенные пункты были распределены по широкому градиенту радиоактивного загрязнения. Они включали некоторые из самых радиоактивных районов на планете, а также четыре объекта за пределами Чернобыльской зоны отчуждения, где в качестве контроля использовались уровни фонового излучения.
Наша работа показывает, что чернобыльские древесные лягушки имеют гораздо более темную окраску, чем лягушки, отловленные в контрольных зонах за пределами зоны. Как мы узнали в 2016 году, некоторые из них абсолютно черные. Эта окраска не связана с уровнями радиации, которые сегодня испытывают лягушки и которые мы можем измерить у всех особей. Темная окраска характерна для лягушек, находившихся внутри или вблизи наиболее загрязненных территорий во время аварии.
Эволюционные реакции в Чернобыле
Результаты нашего исследования показывают, что чернобыльские лягушки могли пройти процесс быстрой эволюции в ответ на радиацию. В этом сценарии лягушки с более темной окраской во время аварии, которые обычно составляют меньшинство в своей популяции, были бы защищены защитным действием меланина.
Темные лягушки лучше пережили бы радиацию и размножались бы более успешно. После аварии прошло более десяти поколений лягушек, и классический, хотя и очень быстрый, процесс естественного отбора может объяснить, почему эти темные лягушки в настоящее время являются доминирующим типом для видов в Чернобыльской зоне отчуждения.
Изучение чернобыльских черных лягушек представляет собой первый шаг к лучшему пониманию защитной роли меланина в средах, подвергшихся радиоактивному загрязнению. Кроме того, он открывает двери для многообещающих приложений в таких разнообразных областях, как обращение с ядерными отходами и исследование космоса.
Мы надеемся, что нынешняя война в Украине скоро закончится, и международное научное сообщество сможет вместе с нашими украинскими коллегами вернуться к изучению увлекательных процессов эволюции и восстановления чернобыльских экосистем.
Авторы: Херман Орисаола, исследователь Рамон-и-Кахаль, Университет Овьедо и Пабло Буррако, постдокторант-исследователь Хуан де ла Сьерва Инкорпорасьон, Estación Biológica de Doñana (EBD-CSIC)
Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Оригинал статьи читайте здесь.