Naukowcy badając nicienie żyjące w strefie wykluczenia wokół elektrowni jądrowej w Czarnobylu wykazali, że stworzenia te wydają się być odporne na skutki katastrofy z 1986 roku. Nieustanna ekspozycja na wysokie poziomy promieniowania jonizującego nie uszkodziła ich genomów.
Pod koniec kwietnia 1986 r., po nieoczekiwanym spadku mocy podczas testu bezpieczeństwa, reaktor czwartego bloku w elektrowni jądrowej w Czarnobylu uległ stopieniu. Para wodna powstała w wyniku wybuchy wyrzuciła falę materiału radioaktywnego, który rozniósł się po Europie, przyczyniając się do problemów zdrowotnych tysięcy ludzi.
Katastrofa w elektrowni jądrowej w Czarnobylu przekształciła okolicę. Ewakuowano ludzi, jednak w regionie nadal żyje wiele roślin i zwierząt, pomimo wysokiego poziomu promieniowania, który utrzymuje się prawie cztery dekady po wypadku. Ale, jak ustalili nowojorscy naukowcy, nieustanne narażenie na tak wysokie poziomy promieniowania jonizującego wydaje się nie wpływać specjalnie na żyjące w czarnobylskiej zonie mikroskopijne nicienie, co sugeruje, że są one wyjątkowo odporne na tego rodzaju zagrożenia.
Wyniki i opis badań nad nicieniami z Czarnobyla ukazał się na łamach pisma „Proceedings of the National Academy of Sciences” (DOI: 10.1073/pnas.2314793121).
Strefa Wykluczenia wokół Czarnobylskiej Elektrowni Jądrowej obejmuje 2600 kilometrów kwadratowych w obwodzie kijowskim oraz żytomierskim. W ostatnich latach naukowcy odkryli, że niektóre zwierzęta tam żyjące różnią się fizycznie i genetycznie od swoich odpowiedników w innych częściach kraju, co rodzi pytania dotyczące wpływu promieniowania na DNA.
W badaniach opublikowanych w ubiegłym miesiącu naukowcy ustalili, że wilki żyjące w zonie różnią się od swoich kuzynów spoza strefy, a zmiany te dotyczą przede wszystkim ich układu odpornościowego i wydają się zwiększać odporność wilków na nowotwory (więcej na ten temat w tekście: Wilki z Czarnobyla mają zmieniony układ odpornościowy. Wydają się mieć większą odporność na nowotwory). Wcześniejsze badania genomów zdziczałych psów żyjących w strefie wykluczenia wykazało, że między dwiema grupami czworonogów zamieszkujących różne obszary zony są znaczące różnice genetyczne (więcej w tekście: Badania psów z Czarnobyla. Naukowcy znaleźli różnice genetyczne). Z kolei w analizach z 2022 roku naukowcy odkryli prawdopodobny mechanizm ochronny przed promieniowaniem jonizującym, który wyewoluował wśród żab z okolic elektrowni (więcej: Czarne żaby z Czarnobyla. Ekspresowa ewolucja w strefie wykluczenia).
W nowych badaniach naukowcy z New York University przyglądnęli się nicieniom. Wykazali, że chroniczne narażenie na wysokie poziomy promieniowania jonizującego nie uszkodziło ich genomów.
Nicienie to malutkie stworzenia o stosunkowo prostych genomach. Szybko się rozmnażają i to w połączeniu z budową ich genomu sprawia, że są to doskonałe organizmy do badań podstawowych zjawisk biologicznych. - Nicienie żyją wszędzie i żyją szybko, więc przechodzą dziesiątki pokoleń ewolucji, podczas gdy typowy kręgowiec wciąż „zakłada buty' – powiedział Matthew Rockman, profesor biologii na Uniwersytecie Nowojorskim, autor badania.
- Widziałam materiał filmowy przedstawiający strefę wykluczenia i byłam zaskoczona, jak bardzo była bujna i zarośnięta. Nigdy nie myślałam o niej jako o strefie tętniącej życiem. Poszukując organizmów, które są szczególnie tolerancyjne na promieniowanie, jest to dobre miejsce – przyznała Sophia Tintori z Uniwersytetu Nowojorskiego, współautorka publikacji.
We współpracy z biologiem Timothym Mousseau z Uniwersytetu Południowej Karoliny oraz naukowcami z Ukrainy uczeni odwiedzili czarnobylską zonę w 2019 roku. Uzbrojeni w liczniki Geigera do pomiaru poziomu promieniowania i sprzęt ochronny naukowcy zebrali próbki gleby, gnijących owoców i innego materiału organicznego. Próbki zebrano z miejsc w całej strefie o różnym natężeniu promieniowania.
Próbki zostały poddano wstępnej analizie w laboratorium utworzonym w jednym z opuszczonych mieszkań w okolicy elektrowni. Naukowcy znaleźli w nich setki nicieni, które wyizolowano z próbek o zabezpieczono na czas podróży do USA.
W laboratorium na Uniwersytecie Nowojorskim naukowcy kontynuowali badania nicieni. - Możemy je zamrażać, a następnie rozmrażać do późniejszych badań. Oznacza to, że możemy powstrzymać ewolucję w laboratorium, co jest niemożliwe w przypadku większości innych modeli zwierzęcych i bardzo cenne, gdy chcemy porównać zwierzęta, które doświadczyły różnych historii ewolucji – powiedział Rockman.
W swoich analizach naukowcy skupili się na nicieniach z gatunku Oscheius tipulae. Zsekwencjonowali genomy 15 stworzeń z Czarnobyla i porównali je z genomami pięciu nicieni tego samego gatunku z innych części świata.
Co ciekawe, naukowcom, mimo stosowania różnych metod, nie udało się znaleźć żadnych oznak uszkodzeń genomu spowodowanych wysokimi poziomami promieniowania. - Nie oznacza to, że Czarnobyl jest bezpieczny. Raczej oznacza to, że nicienie są naprawdę odpornymi zwierzętami i mogą wytrzymać ekstremalne warunki. Nie wiemy, jak długo każdy ze znalezionych przez nas osobników przebywał w zonie, więc nie możemy być pewni, na jakie poziomy promieniowania był narażony on i jego przodkowie w ciągu ostatnich czterdziestu lat – zauważyła Tintori.
Zespół badaczy zastanawiał się, czy brak widocznych uszkodzeń genomu wynika z ich odporności na promieniowanie czy może ze skuteczności w naprawie powstałych uszkodzeń.
W kolejnym kroku naukowcy opracowali system porównujący szybkość wzrostu populacji nicieni i wykorzystali go do pomiaru wrażliwości potomków każdego z 20 genetycznie odrębnych nicieni na różne rodzaje uszkodzeń DNA. Chociaż różne linie nicieni różniły się od siebie pod względem tolerancji uszkodzeń DNA, różnice te nie odpowiadały poziomom promieniowania z miejsc, w których je pobrano. To sugeruje, że nicienie z Czarnobyla niekoniecznie są bardziej tolerancyjne na promieniowanie, a promieniowanie wcale nie zmusiło ich do ewolucji.
Wyniki dostarczają naukowcom wskazówek na temat tego, jak naprawa DNA może różnić się w zależności od osobnika i pomimo genetycznej prostoty Oscheius tipulae mogą prowadzić do lepszego zrozumienia naturalnej zmienności u ludzi.
- Teraz, gdy wiemy, które szczepy Oscheius tipulae są bardziej wrażliwe i tolerancyjne na uszkodzenia DNA, możemy je wykorzystać do zbadania, dlaczego różne osoby są bardziej narażone na działanie czynników rakotwórczych niż inne – stwierdziła Tintori.
To, jak różne osobniki w obrębie gatunku reagują na uszkodzenia DNA, jest głównym tematem zainteresowania naukowców badających nowotwory, którzy chcą zrozumieć, dlaczego u niektórych ludzi z genetyczną predyspozycją do raka rozwija się choroba, a u innych nie. - Badania nad tym, w jaki sposób poszczególne osoby reagują w różny sposób na czynniki uszkadzające DNA w środowisku, pomoże nam uzyskać jasną wizję własnych czynników ryzyka – dodała Tintori.
Źródło: New York University, fot. Sophia Tintori
