Вчені з’ясували, що черв’яки з Чорнобилю впорались із радіацією. Що це означає для людей?
Майже чотири десятиліття тому аварія на Чорнобильській атомній електростанції перетворила навколишню територію на радіоактивну зону, яка досі залишається джерелом для легенд і міфів.
Сьогодні зона наче дикий заповідник, де багато рослин і тварин, що продовжують жити та розмножуватись там попри певний рівень радіації. Ця біосфера є предметом досліджень. SPEKA публікує скорочений переклад статті з Phys.org про одне з таких досліджень та коментарі українського вченого, генерального директора Науково-дослідного інституту радіаційного захисту АТН України, кандидата біологічних наук Володимира Берковського.
Нове дослідження вчених із Нью-Йоркського університету показує, що довготривале опромінення не пошкодило геном мікроскопічних черв’яків у зоні відчуження. Але це не означає, що зона відчуження безпечна для постійного проживання там людей.
Американські дослідники виявили, що деякі тварини, які живуть у зоні відчуження, можуть фізично та генетично відрізняються від своїх родичів з інших місць. На це можуть впливати багато чинників, що не пов’язані з опроміненням, але це стало гіпотезою про вплив довготривалого опромінення на ДНК.
Щоб розібратися у цьому, Софія Тінторі, докторантка біологічного факультету Нью-Йоркського університету, та її колеги дослідили нематод — крихітних черв’яків із простим геномом і швидким розмноженням, що дає розуміння базових біологічних явищ.
«Ці черв’яки живуть скрізь, вони живуть недовго, тому проходять через десятки поколінь еволюції, поки типовий хребетний вид ще тільки взувається, щоб йти», — говорить Метью Рокман, професор біології у Нью-Йоркському університеті та головний автор дослідження.
Хробаки Чорнобилю
Підписуйтеся на наші соцмережі
У співпраці з науковцями з України та США, зокрема з біологом Тімоті Муссо з Університету Південної Кароліни, який вивчає вплив радіації від Чорнобильської та Фукусімської катастроф, Тінторі та Рокман відвідали Чорнобильську зону відчуження у 2019 році, щоб з’ясувати, чи має опромінення помітний вплив на черв’яків.
Інші автори дослідження: Дерин Чаглар і Патрік Ортіс з Нью-Йоркського університету, Тімоті Муссо з Університету Південної Кароліни та Ігор Чижевський з Державного спеціалізованого підприємства «Екоцентр» в Україні.
З лічильниками Гейгера та засобами індивідуального захисту від пилу вони збирали черв’яків зі зразків ґрунту, гниючих фруктів та інших органічних матеріалів. Черв’яків зібрали з місць по всій зоні відчуження з різним рівнем радіоактивного забруднення, починаючи від фонових рівнів, як у Нью-Йорку, до відносно високих.
Зібравши зразки, команда привезла їх до польової лабораторії у колишньому житловому будинку в Чорнобилі, де вони відокремили сотні нематод від ґрунту та фруктів. Звідти їх відвезли до київського готелю, де за допомогою мікроскопів виділили та визначили вид кожного черв’яка. Повернувшись до лабораторії Нью-Йоркського університету, дослідники продовжили вивчення черв’яків, після чого заморозили їх.
«Ми можемо кріоконсервувати черв’яків, а потім розморозити їх для подальшого вивчення. Це означає, що ми можемо зупинити еволюцію у лабораторії, що неможливо з більшістю інших тварин, і дуже цінно, коли ми хочемо порівняти тварин, які пережили різні еволюційні історії», — сказав Рокман.
Вони зосередилися на аналізу 15 черв’яків виду нематод під назвою Oscheius tipulae, який використовують під час генетичних та еволюційних досліджень. Вчені секвенували геноми 15 черв’яків O. tipulae з Чорнобилю і порівняли їх із геномами п’ятьох O. tipulae з інших частин світу.
Радіація ні при чому
Дослідники були здивовані, коли виявили, що, навіть використовуючи різні методи, вони не змогли виявити ознак впливу опромінення на геном чорнобильських черв’яків.
«Це не означає, що Чорнобиль безпечний, це радше означає, що нематоди дійсно стійкі тварини й можуть витримувати екстремальні умови, — зазначає Тінторі. — Ми також не знаємо, як довго кожен із зібраних нами черв’яків перебував у зоні, тому не можемо бути впевнені, який саме рівень опромінення отримав кожен черв’як та його предки за останні чотири десятиліття».
Щоб зрозуміти, чи не пов’язана відсутність впливу з тим, що черв’яки, які живуть у зоні відчуження, надзвичайно ефективно захищають або відновлюють свою ДНК, дослідники розробили систему для порівняння швидкості зростання популяцій черв’яків і використовували її для вимірювання чутливості нащадків кожного з 20 генетично відмінних черв’яків щодо різних типів пошкодження ДНК. Результати свідчать, що черв’яки з Чорнобилю не обов’язково є більш толерантними до опромінення, і забруднений радіонуклідами ландшафт не змушував їх еволюціонувати.
Як із цим у людей?
Попри генетичну простоту черв’яків O. tipulae, ці дані можуть допомогти краще зрозуміти природні варіації ДНК у людини.
«Тепер, коли ми знаємо, які O. tipulae є більш чутливими або більш толерантними до варіацій ДНК, ми можемо використовувати ці O. tipulae для вивчення того, чому деякі особини одного виду частіше за інших страждають від впливу канцерогенів», — каже Тінторі.
Те, як різні особини одного виду реагують на пошкодження ДНК, є головним питанням для дослідників раку, які прагнуть зрозуміти, чому у деяких людей з генетичною схильністю до раку розвивається хвороба, а в інших — ні.
Володимир Берковський зазначає, що пошкодження ДНК можуть виникати як внаслідок природних біологічних причин, так і через вплив зовнішніх чинників біологічної (деякі віруси), хімічної (канцерогенні сполуки) або фізичної природи, зокрема, через вплив неіонізувального (сонячні промені) або іонізувального випромінювання. Пошкодження ДНК-клітини може бути успішно відновлено або воно може спричинити загибель клітини чи її знищення захисними механізмами організму.
Біосфера Землі еволюціонувала в умовах природного радіаційного фону, що є наслідком Великого вибуху, який утворив сучасний Всесвіт. Живі організми мають надійні механізми захисту від впливу природного радіаційного фону. Природний фон обумовлений як космічним випромінюванням, так і природними радіонуклідами, що у помітних кількостях присутні у нашому тілі, продуктах, повітрі, воді, ґрунті та в інших елементах довкілля.
За даними Наукового комітету ООН з дії атомної радіації, середньосвітова річна ефективна доза опромінення людини внаслідок природного фону становить 2,4 мілізіверта. В окремих місцевостях така доза може бути у десятки разів більшою. Черв’яки, інша біота та люди у таких місцях мешкають мільйони років без будь-яких біологічних наслідків. Опромінення черв’яків у більшості місць території зони відчуження обумовлено насамперед саме природним радіоактивним фоном, зокрема природними радіонуклідами у ґрунті. Таке опромінення мало чим відрізняється від опромінення в інших місцях Землі. Тому результати дослідження щодо відсутності змін у ДНК у багатьох поколінь черв’яків не є несподіванкою, — вважає вчений.
«З людьми на території зони відчуження ситуація складніша. Міжнародні принципи радіаційного захисту людини базуються на лінійній безпороговій теорії виникнення таких біологічних ефектів, як рак. Додаткове опромінення людини понад природного радіаційного фону має бути виправдано користю від діяльності, яка призводить до такого опромінення. Це можна обґрунтувати для професійної діяльності на території зони відчуження, але додаткове опромінення людей, зокрема дітей, за постійного проживання на території зони відчуження, невиправдане», — додає він.
Натепер відсутні надійні наукові дані щодо прояву наслідків опромінення у нащадків людей, які зазнали опромінення, але сучасна система радіаційного захисту враховує такі потенційні ризики.