В 1986 году взрыв реактора на Чернобыльской АЭС в Советском Союзе обрушил на окружающую среду огромное облако радиоактивных веществ. С тех пор прошло почти четыре десятилетия, и сегодня этот район по-прежнему является домом для тысяч бродячих собак. Ученые, изучающие этих животных, столкнулись с поразительной генетической загадкой: бродячие собаки, обитающие непосредственно рядом с АЭС, генетически отличаются от своих сородичей, живущих всего в 18 километрах – в соседнем городе Чернобыле.
Исследователи из Университета штата Северная Каролина (NC State) и Школы общественного здравоохранения имени Мэйлмана Колумбийского университета взялись выяснить причины этой генетической сегрегации.
Собаки из Чернобыля оказались генетически схожи с популяциями из соседних регионов, таких как Россия и Польша, что позволило ученым использовать их в качестве репрезентативной контрольной группы. Их главной целью было понять, могло ли многолетнее воздействие низких доз экологических токсинов, включая радиацию и свинец, стать ключом к объяснению этих различий.
Изначально предполагалось, что воздействие радиации за такой длительный период могло привести к накоплению мутаций. Чтобы проверить эту гипотезу, ученые использовали многоступенчатый анализ, сравнимый с функцией масштабирования на камере телефона. Они начали с изучения аномалий на самом общем, хромосомном уровне, затем постепенно переходили к более мелким генетическим особенностям, ища наследуемые изменения в ДНК половых клеток (мутации зародышевой линии). Ведь если бы мутации давали исходным собакам преимущество в выживании, их можно было бы обнаружить даже спустя 30 или более поколений, прошедших после катастрофы.
Однако результаты оказались неожиданными. Исследователи пришли к выводу, что генетические различия между двумя популяциями, вероятно, не были обусловлены мутациями, вызванными радиацией. Ученые не обнаружили прямых генетических свидетельств мутаций, которые можно было бы объяснить радиоактивным воздействием. Это очень важный вывод, ставящий под сомнение прямую связь между катастрофой и обнаруженными генетическими изменениями. Тем не менее, это не означает, что катастрофа не оставила своего следа.
Если не мутации, то что?
Ответ, по мнению ученых, кроется в эволюционном давлении и изоляции. Вероятнее всего, генетические различия были сформированы мощным селективным давлением, вызванным самой катастрофой. Это могло произойти двумя путями. Во-первых, возможно, что выжившие особи, которые смогли дать потомство, уже обладали определенными генетическими признаками, повышающими их способность к выживанию. Во-вторых, собаки, оставшиеся на территории электростанции, могли просто остаться изолированными от городского населения, что со временем привело к генетическому обособлению. Изучение этой изоляции – важный следующий шаг, над которым сейчас работает исследовательская группа.
Подтверждением влияния селективного давления является то, что в ходе предыдущего генетического анализа ученые идентифицировали почти 400 участков генома, отличающихся у двух групп. При этом некоторые из этих участков содержат гены, связанные с восстановлением повреждений ДНК. Это указывает на то, что генетическая "настройка" этих животных, вероятно, связана с реакцией организма на суровую окружающую среду.
Важно также помнить, что катастрофа на Чернобыльской АЭС не ограничилась одним лишь радиоактивным загрязнением. В ходе ликвидации последствий в окружающую среду попал целый «токсичный коктейль», включающий тяжелые металлы, свинцовый порошок, пестициды и асбест (канцерогенный минерал). Изучение более широкого спектра воздействия ядерной катастрофы на популяции собак позволяет получить важные подсказки о том, как будущие экологические кризисы могут сказаться на здоровье человека.
В заключение стоит отметить, что, к счастью, щенки, бродящие сейчас около Чернобыльской АЭС, не имеют ничего общего с дикими и злобными собаками из фильма ужасов «Запретная зона». Они – не мутанты из кино, а живой пример эволюции и выживания под давлением беспрецедентных экологических вызовов. Их генетическая история – это своего рода «временная капсула», демонстрирующая, как жизнь адаптируется к самым экстремальным условиям.