Авария на четвертом реакторе Чернобыльской атомной электростанции в 1986 году привела к крупнейшему выбросу радиоактивных материалов в окружающую среду в истории человечества. Последствия острого воздействия высоких доз радиации были серьезными для окружающей среды и населения. Но спустя более трех десятилетий после аварии Чернобыль стал одним из крупнейших природных заповедников в Европе. Сегодня там находят убежище разнообразные исчезающие виды, в том числе медведи, волки и рыси.
Радиация может повредить генетический материал живых организмов и вызвать нежелательные мутации. Тем не менее, одной из самых интересных тем исследований в Чернобыле является попытка определить, действительно ли некоторые виды приспосабливаются к жизни с радиацией. Как и в случае с другими загрязнителями, радиация может быть очень сильным избирательным фактором, благоприятствующим организмам с механизмами, которые повышают их выживаемость в районах, загрязненных радиоактивными веществами.
Защита меланина от радиации
Наша работа в Чернобыле началась в 2016 году. В том году недалеко от поврежденного ядерного реактора мы обнаружили несколько восточных древесных лягушек (Hyla orientalis) с необычным черным оттенком. Обычно этот вид имеет ярко-зеленую окраску спины, хотя иногда можно встретить более темных особей.
Меланин отвечает за темный цвет многих организмов. Что менее известно, так это то, что этот класс пигментов также может уменьшить негативное воздействие ультрафиолетового излучения. И ее защитная роль может распространяться и на ионизирующее излучение, как это было показано на примере грибов. Меланин поглощает и рассеивает часть энергии излучения.
Кроме того, они могут поглощать и нейтрализовать ионизированные молекулы внутри клетки, такие как активные формы кислорода. Эти действия снижают вероятность того, что люди, подвергшиеся воздействию радиации, будут продолжать страдать от повреждения клеток и увеличивают их шансы на выживание.
Цвет чернобыльских древесных лягушек
После обнаружения первых черных лягушек в 2016 году учёные решили изучить роль окраски меланина в чернобыльской дикой природе. В период с 2017 по 2019 год мы подробно изучили окраску восточных древесных лягушек в разных районах северной Украины.
В течение этих трех лет специалисты проанализировали окраску спинной части кожи более 200 лягушек-самцов, пойманных в 12 различных прудах для размножения. Эти населенные пункты были распределены по широкому градиенту радиоактивного загрязнения. Они включали в себя некоторые из самых радиоактивных районов на планете, а также четыре участка за пределами Чернобыльской зоны отчуждения, где уровни фоновой радиации использовались в качестве контрольных.
Иследование показывает, что чернобыльские древесные лягушки имеют гораздо более темную окраску, чем лягушки, пойманные в контрольных районах за пределами зоны, некоторые из них черные как смоль. Эта окраска не связана с уровнями радиации, которые лягушки испытывают сегодня и которые мы можем измерить у всех особей. Темная окраска типична для лягушек из наиболее загрязненных районов или вблизи них во время аварии.
Эволюционные реакции в Чернобыле
Результаты нашего исследования показывают, что чернобыльские лягушки могли подвергнуться процессу быстрой эволюции в ответ на радиацию. В этом сценарии защитное действие меланина благоприятствовало бы лягушкам с более темной окраской на момент аварии, которые обычно составляют меньшинство в их популяции.
Темные лягушки лучше пережили бы радиацию и более успешно размножались. С момента аварии прошло более десяти поколений лягушек, и классический, хотя и очень быстрый процесс естественного отбора может объяснить, почему эти темные лягушки в настоящее время являются доминирующим типом для видов в Чернобыльской зоне отчуждения.
Изучение чернобыльских черных лягушек представляет собой первый шаг к лучшему пониманию защитной роли меланина в окружающей среде, подверженной радиоактивному загрязнению. Кроме того, это открывает двери для многообещающих применений в таких разнообразных областях, как обращение с ядерными отходами и освоение космоса.