У чернобыльских животных ускорилась эволюция и появились странные генетические мутации. Что известно учёным

Зона отчуждения Чернобыльской АЭС превратилась в нечто совершенно неожиданное спустя десятилетия после радиационной катастрофы. В 2016 году там был создан Чернобыльский радиационно-экологический биосферный заповедник. Животные, обитающие здесь, показывают поразительные адаптации к радиации, заставляя ученых переосмыслить влияние радиации на живые организмы.
Чёрные чернобыльские лягушки
Чёрные лягушки. Именно с такой удивительной находки началась работа испанских ученых Пабло Буррако и Германа Орисаола. В 2016 году они обнаружили в зоне отчуждения несколько восточных квакш (это такой вид лягушек) необычного темного цвета.
За темный цвет кожи у многих животных (да и у нас с вами тоже) отвечает особый пигмент — меланин. Меланин не только придает окраску, но и защищает от ультрафиолетового излучения. А еще, как выяснилось, он может уменьшать негативное воздействие и ионизирующего излучения, то есть радиации. Меланин поглощает и рассеивает часть энергии опасного излучения, а также нейтрализует вредные молекулы внутри клетки.
Буррако и Орисаола решили разобраться, не связана ли темная окраска чернобыльских квакш с радиацией. Они три года ловили лягушек в разных прудах зоны отчуждения, от самых «грязных» до относительно чистых, и сравнивали их с лягушками из контрольных зон за пределами зоны.
Оказалось, что чернобыльские лягушки действительно гораздо темнее своих «чистых» собратьев. Причем, что самое интересное, их окраска не зависит от текущего уровня радиации, а связана с уровнем загрязнения во время аварии.
То есть, получается, что во время катастрофы у темных лягушек было больше шансов выжить и оставить потомство. За прошедшие годы родилось уже много поколений квакш, и темная окраска стала нормой. Вот и естественный отбор в действии. Вот так быстро природа находит выход. Так что черные лягушки — это не просто аномалия, а наглядный пример того, как радиация может стать мощным фактором эволюции.
Кстати, ученые считают, что изучение меланина может помочь в разработке новых методов обращения с ядерными отходами и даже в освоении космоса.
Волки-мутанты
А как насчет волков? Ведь в зоне отчуждения их немало. Кара Лав, биолог из Принстонского университета, еще в 2014 году начала изучать чернобыльских волков. Вместе с коллегами она надела на них специальные ошейники с GPS-трекерами и дозиметрами, чтобы отслеживать их перемещения и уровень радиации, которому они подвергаются. А еще ученые взяли у волков анализы крови, чтобы изучить их реакцию на радиацию.
Оказалось, что у чернобыльских волков изменена иммунная система. Причем изменения эти похожи на те, что наблюдаются у больных раком, проходящих лучевую терапию. Но самое интересное, что волки при этом не болеют раком. Они живут и здравствуют, несмотря на то, что ежедневно получают дозу радиации, в шесть раз превышающую допустимую норму для человека.
Кара Лав обнаружила, что у чернобыльских волков есть определенные участки генома, которые, по-видимому, устойчивы к повышенному риску рака. То есть, у них выработался какой-то механизм защиты от этой страшной болезни. Это открытие может стать ключом к новым методам лечения рака у людей. Но как им это удалось? В чем секрет их устойчивости? Это пока загадка.
Птицы
Птицы тоже живут в зоне отчуждения. Самели Пиирто, финский ученый из Университета Ювяскюля, решил изучить, как радиация повлиял на певчих птиц.
Пиирто и его команда развесили скворечники в разных районах зоны отчуждения - и в сильно загрязненных, и в относительно чистых - и стали наблюдать за двумя видами птиц: большой синицей и мухоловкой-пеструшкой. Ученые сравнивали, как птицы размножаются, как себя чувствуют птенцы, чем питаются пернатые.
И вот что интересно: хотя в сильно загрязненных районах было меньше гнезд, в целом птицы чувствовали себя неплохо. Более того, у них был даже более разнообразный рацион, чем у птиц из чистых районов. Но самое удивительное обнаружилось, когда ученые изучили птичий помет и кишечный микробиом. Это сообщество микроорганизмов, которые живут в кишечнике. От его состава зависит очень многое, в том числе и здоровье.
Оказалось, что радиация не повлияла на разнообразие бактерий в кишечнике птиц, но изменила их пропорции. То есть, каких-то бактерий стало больше, а каких-то — меньше.
Это исследование показывает, что влияние радиации на живые организмы гораздо сложнее, чем мы думали. Даже на уровне микробиома происходят изменения, которые еще предстоит понять.
Неубиваемые червячки
Даже самые крошечные существа, обитающие в зоне отчуждения, преподносят сюрпризы. Мэтью Рокман, профессор биологии из Нью-Йоркского университета, решил изучить червей-нематод. Вместе с коллегами он собрал червей из почвы и с разных поверхностей в зоне отчуждения.
Уровень радиации в местах сбора был разный — от почти нулевого до довольно высокого. Потом червей заморозили, чтобы остановить их размножение, и отправили в Нью-Йорк для исследований.
И что же вы думаете? Ученые не обнаружили в геноме червей никаких следов радиационных повреждений. То есть, эти крошечные создания оказались совершенно неуязвимы к радиации. Как такое возможно? Ученые предполагают, что черви либо эволюционно приспособились к экстремальным условиям, либо изначально обладали способностью противостоять радиации.
Даже крошечные черви преподносят нам сюрпризы, не правда ли? Их неуязвимость к радиации — еще одна загадка Чернобыля. Возможно, изучая их, ученые смогут лучше понять механизмы возникновения рака у людей.
Необъяснимая эволюция собак
Ну и, конечно, нельзя не упомянуть о собаках. В зоне отчуждения их много, и они тоже стали объектом изучения. Элейн Острандер, американский генетик из Национального института исследований генома человека (США), обнаружила, что у чернобыльских собак есть принципиальные генетические отличия от собак, живущих в других частях мира.
Но вот как именно эти генетические различия влияют на здоровье и поведение собак, пока неясно. Ученые выдвигают две гипотезы.
Первая — это эпигенетические эффекты. То есть, радиация повлияла не только на самих собак, но и на их потомство, которое не подвергалось облучению. Это могло привести к повышению генетической изменчивости.
Вторая гипотеза — это естественный отбор. То есть, те собаки, которые не смогли справиться с радиацией, просто умерли, а выжили только самые приспособленные. Это, наоборот, должно было привести к снижению генетической изменчивости.
Интересно, что похожие исследования проводились и на водяных блохах. Ученые обнаружили, что генетическое разнообразие у блох выше в тех озерах, которые получили большую дозу радиации. Похоже, что в этом случае сработала первая гипотеза — мутации.
История с собаками — самая интересная, на мой взгляд. С одной стороны, ускоренная эволюция кажется логичным объяснением. С другой — это пример, когда радиация, наоборот, снижает генетическое разнообразие. А может быть, что у чернобыльских собак сработали оба механизма.
«Наука для всех» в Telegram: https://t.me/sci_popular