Katastrofa u nuklearnoj elektrani u Černobilju 1986. godine pretvorila je okolno područje u najradioaktivniji pejzaž na Zemlji. Ljudi su evakuisani, ali mnoge biljke i životinje nastavljaju da žive u regionu, uprkos visokom nivou radijacije koji je opstao skoro četiri decenije kasnije.
Nova studija koja se pojavljuje u časopisu PNAS i koju vode istraživači sa Univerziteta u Njujorku otkriva da izlaganje hroničnom zračenju iz Černobila nije oštetilo genome mikroskopskih crva koji danas tamo žive — što ne znači da je region bezbedan. , upozoravaju naučnici, ali sugerišu da su ovi crvi izuzetno otporni.
Poslednjih godina, istraživači su otkrili da se neke životinje koje žive u zoni isključenja u Černobilju — regionu u severnoj Ukrajini u radijusu od 18,6 milja od elektrane — fizički i genetski razlikuju od svojih kolega drugde, što postavlja pitanja o uticaju hronične zračenje na DNK.
„Čornobil je bio tragedija neshvatljivih razmera, ali još uvek nemamo dovoljno razumevanja za efekte katastrofe na lokalno stanovništvo“, rekla je Sofija Tintori, postdoktorski saradnik na Odseku za biologiju na NIU i prvi autor studije. studija. „Da li je iznenadna promena životne sredine izabrala vrste, ili čak pojedince unutar vrste, koji su prirodno otporniji na jonizujuće zračenje?“
Da bi se pozabavili ovim, Tintori i njene kolege su se okrenule nematodama, sićušnim crvima sa jednostavnim genomima i brzom reprodukcijom, što ih čini posebno korisnim za razumevanje osnovnih bioloških fenomena.
„Ovi crvi žive svuda i žive brzo, tako da prolaze kroz desetine generacija evolucije dok tipični kičmenjak još uvek obuje cipele“, rekao je Metju Rokman, profesor biologije na NIU i stariji autor studije.
„Videla sam snimak zone isključenja i bila sam iznenađena koliko je izgledala bujno i zaraslo – nikada nisam mislio da o njoj vrvi životom“, dodao je Tintori. „Ako želim da pronađem crve koji su posebno tolerantni na izlaganje radijaciji, ovo je pejzaž koji je možda već izabran za to.“
Crvi iz Černobila
U saradnji sa naučnicima u Ukrajini i američkim kolegama — uključujući biologa Timotija Musoa sa Univerziteta Južne Karoline, koji proučava efekte radijacije od katastrofa u Černobilju i Fukušimi — Tintori i Rokman posetili su zonu isključenja u Černobilu 2019. da vide da li je hronična radijacija imala imao vidljiv uticaj na crve u regionu.
Sa Gajgerovim brojačima u ruci za merenje lokalnih nivoa radijacije i ličnom zaštitnom opremom za zaštitu od radioaktivne prašine, sakupljali su crve iz uzoraka zemlje, trulog voća i drugog organskog materijala. Crvi su sakupljeni sa lokacija širom zone sa različitim količinama radijacije, u rasponu od niskog nivoa u poređenju sa Njujorkom (zanemarljivo radioaktivan) do lokacija sa visokim zračenjem na nivou svemira (opasno za ljude, ali nejasno da li će biti opasno za crve).
Nakon prikupljanja uzoraka na terenu, tim ih je doveo u Musoovu terensku laboratoriju u bivšoj stambenoj kući u Černobilju, gde su odvojili stotine nematoda iz zemlje ili voća. Odatle su se uputili u hotel u Kijevu, gde su — pomoću putnih mikroskopa — izolovali i uspostavili kulture svakog crva.
Vrativši se u laboratoriju na NIU, istraživači su nastavili da proučavaju crve – deo je uključivao njihovo zamrzavanje.
„Možemo da kriokonzerviramo crve, a zatim ih odmrznemo za kasnije proučavanje. To znači da možemo zaustaviti evoluciju u laboratoriji, nešto nemoguće sa većinom drugih životinjskih modela, i veoma vredno kada želimo da uporedimo životinje koje su iskusile različite evolucione istorije “, rekao je Rokman.
Svoje analize su fokusirali na 15 crva vrste nematoda pod nazivom Oscheius tipulae, koja je korišćena u genetskim i evolucionim studijama. Oni su sekvencionirali genome 15 crva O. tipulae iz Černobila i uporedili ih sa genomima pet O. tipulae iz drugih delova sveta.
Drugačiji DNK – ali ne zbog zračenja
Istraživači su bili iznenađeni kada su otkrili da korišćenjem nekoliko različitih analiza nisu mogli da otkriju trag oštećenja radijacijom na genomima crva iz Černobila.
„Ovo ne znači da je Černobil bezbedan – to verovatnije znači da su nematode zaista otporne životinje i da mogu da izdrže ekstremne uslove“, primetio je Tintori. „Takođe ne znamo koliko dugo je svaki od crva koje smo sakupili bio u zoni, tako da ne možemo biti sigurni koji je tačno nivo izloženosti svaki crv i njegovi preci bili u protekle četiri decenije.
Pitajući se da li je nedostatak genetskog potpisa bio zato što su crvi koji žive u Černobilju neobično efikasni u zaštiti ili popravljanju svoje DNK, istraživači su osmislili sistem za upoređivanje koliko brzo populacije crva rastu i koristili ga da izmere koliko su osetljivi potomci svakog od njih. 20 genetski različitih crva je bilo na različite vrste oštećenja DNK.
Dok su se loze crva razlikovale jedna od druge po tome koliko su dobro tolerisale oštećenje DNK, ove razlike nisu odgovarale nivoima radijacije na svakom mestu sakupljanja. Njihovi nalazi sugerišu da crvi iz Černobila nisu nužno tolerantniji na radijaciju i da ih radioaktivni pejzaž nije primorao da evoluiraju.
Šta nas crvi mogu naučiti o našoj biologiji
Rezultati daju istraživačima naznake o tome kako popravka DNK može varirati od pojedinca do pojedinca—i uprkos genetskoj jednostavnosti O. tipulae, mogla bi dovesti do boljeg razumevanja prirodnih varijacija kod ljudi.
„Sada kada znamo koji so sojevi O. tipulae osetljiviji ili tolerantniji na oštećenje DNK, možemo da koristimo ove sojeve da bismo proučili zašto različite osobe imaju veću verovatnoću da trpe posledice kancerogena od drugih“, rekao je Tintori.
Kako različiti pojedinci u vrsti reaguju na oštećenje DNK je najvažnije za istraživače raka koji žele da shvate zašto neki ljudi sa genetskom predispozicijom za rak razvijaju bolest, dok drugi ne.
„Razmišljanje o tome kako pojedinci različito reaguju na agense koji oštećuju DNK u okruženju je nešto što će nam pomoći da imamo jasnu viziju sopstvenih faktora rizika“, dodao je Tintori.
