W cieniu Czarnobyla, jedyna w swoim rodzaju sfora psów przemierza pustkowia

Psy Czarnobyla to genetycznie wyróżniająca się populacja, która może dostarczyć nam nowych informacji na temat zależności między promieniowaniem a zdrowiem.
Obrazek: Clean Futures Fund Plus

W roku 1986 doszło do katastrofalnego w skutkach stopienia rdzenia reaktora w Czarnobylskiej elektrowni jądrowej na Ukrainie (wtedy ZSRR). 
Ze zgliszczy elektrowni wydobył się strumień radioaktywnych atomów, który rozproszył się po całej Europie, docierając nawet do Ameryki Północnej. 
Tereny otaczające elektrownię dotknęła katastrofa ekologiczna. Drzewa zaczęły się rozpadać, większość populacji owadów wymarła, a pola uprawne zostały kompletnie zniszczone przez zanieczyszczenie.

W ciągu kilku godzin po stopieniu, mieszkańcy pobliskich dzielnic zostali zmuszeni do ewakuacji, podczas gdy „Likwidatorzy” (grupa, w której wkład wchodzili cywile i personel wojskowy) ruszyli, aby posprzątać radioaktywne ruiny. Zwierzęta domowe nie mogły podróżować z ewakuowanymi i musiały zostać porzucone. Zgodnie z dyrektywą Ministerstwa Spraw Wewnętrznych, personel wojskowy miał za zadanie wyłapać i zabić wszystkie zwierzęta domowe, w tym wiele psów z regionów wokół Strefy Wykluczenia.

Część zwierząt uniknęła jednak śmierci, znajdując dom w CSW. Likwidatorzy często dokarmiali i chronili te zwierzęta, a ich populacja przetrwała.

Dziś resztki reaktora w Czarnobylu spoczywają w masywnej betonowej konstrukcji zwanej sarkofagiem. Skutki jego stopienia są nadal odczuwalne. Radioaktywne atomy - radionuklidy - uwolnione w ciągu pierwszych 10 dni po katastrofie nadal przenikają do gleby, wody jak i również do zwierząt, które żyją w CSW, w tym do czarnobylskich psów.

Lecz sytuacja ta ma także swoje drugie oblicze. Badając DNA tych psów, naukowcy mogliby lepiej zrozumieć konsekwencje długotrwałego narażenie na promieniowanie pozostawia w organizmie i zdrowiu.

W nowym badaniu, opublikowanym w czasopiśmie Science Advances, naukowcy postanowili rozszyfrować zagadkę genetyki populacji psów w okolicach Czarnobyla.

W tym celu scharakteryzowali geny 302 wolno żyjących psów, które obecnie żyją na terenie elektrowni i w jej okolicy. Po raz pierwszy w ten sposób przebadano duże ssaki w CSW.

"Umożliwia to nam sprawdzenie, jak trudne środowisko, eksponowane na wysoki i niski poziom promieniowania, może wpłynąć na DNA zwierząt, które żyły przez 15 pokoleń w tym regionie" - powiedziała Elaine Ostrander, genetyk w Narodowym Instytucie Badań nad Genomem Człowieka w Narodowych Instytutach Zdrowia i autorka badania.

Badając drobne zmiany w DNA znane jako SNP, zespół był w stanie zmierzyć podobieństwo genetyczne populacji. Porównując psy z Czarnobyla do psów czystej krwi z innych miejsc w Europie, zespół ujawnił, że jedna grupa psów żyjących w pobliżu Czarnobylskiej elektrowni jądrowej, zamieszkująca Prypeć i pobliską stację kolejową, jest genetycznie odrębną i zamkniętą rodziną.

Grupa różni się genetycznie od psów żyjących zaledwie 10 mil dalej, w mieście Czarnobyl, które jak się wydaje, migrowały częściej i rozmnażały się z miejscowymi psami.

"Pomoże nam to w przyszłych badaniach mających na celu znalezienie mutacji w kluczowych genach, które są wynikiem działania środowiska radioaktywnego" - powiedział Ostrander.

Istotnym jest, badanie nie pokazuje, że to promieniowanie samo w sobie spowodowało zmiany lub mutacje w DNA psów. 
Chów wsobny i izolacja mogły spowodować takie zmiany, jakie zespół zaobserwował w DNA.

"Aby stwierdzić, czy istniały mutacje spowodowane promieniowaniem de novo, badacze musieliby przeprowadzić sekwencjonowanie całego genomu psów i sprawdzić, czy w tej populacji były jakieś unikalne warianty" - powiedziała Claire Wade, genetyk zwierzęcy i biolog obliczeniowy na Uniwersytecie w Sydney niezwiązany z badaniem.

Mutacja de novo to taka, która nie została przekazana genetycznie. Patrząc na cały genom psów a nie tylko na SNP, badacze mogą wydobyć więcej informacji, odkrywając mutacje w genach, które mogą mieć skutki fizjologiczne. Taki jest właśnie zamiar zespołu zajmującego się psami z Czarnobyla.

Dzięki zebraniu ponad 400 próbek DNA naukowcy mogą zacząć zmienność DNA w czarnobylskiej populacji, analizując czynniki, które pomagają psom żyć w wysoce radioaktywnym środowisku. Być może, na przykład, istnieją pewne geny, które zostały włączone lub wyłączone, które dają przewagę w przetrwania u psów bliżej elektrowni. Porównanie sekwencji całego genomu pomoże odkryć te zależności.

Obecnie udało się odzyskać pełną sekwencję DNA dla ponad połowy z 400 próbek, zauważył Tim Mousseau, biolog z Uniwersytetu Południowej Karoliny, który od dawna bada organizmy wokół Czarnobyla i jest jednym z autorów pracy.

Wciąż funkcjonuje mit, że po katastrofie w Czarnobylu życie wróciło i rozkwitło, ale to niekoniecznie prawda. Choć psy są pierwszymi dużymi ssakami badanymi w Czarnobylu, wcześniejsze badania dotyczyły wpływu promieniowania na wiele innych organizmów w regionie, od owadów po ptaki.

Na przykład, praca z 1997 roku dowiodła, że jaskółki stodolne narażone na promieniowanie w okolicach Czarnobyla miały więcej mutacji de novo i częściej
zapadały na całościowe lub częściowe albinostwo, a badania Mousseau wykazały, że różnorodność gatunków spadła na skażonych obszarach.

Inne badania wskazują na bardzo ciekawe znalezisko, które również mogą wyniknąć z badania organizmów w CSW. W 2020 roku naukowcy odkryli gatunek grzybów o wysokim poziomie melaniny - pigmentu, który może absorbować promieniowanie i zamieniać je w energię. Wytwarzanie wysokiego poziomu melaniny mogłoby stanowić pewien rodzaj ochronnego filtra przeciwsłonecznego lub "tarczy" podobnej do tej używanej przez astronautów.

Czy genomy psów z Czarnobyla zapewnią podobne odkrycia? Nad odpowiedzią na to pytanie zespół pracuje z ogromnym zapałem.

"Mamy już wszystko, czego potrzebujemy, aby odpowiedzieć na pytania dotyczące roli środowiska na przetrwanie w radioaktywnym środowisku" - powiedział Mousseau.