Нове дослідження показало, що крихітні черви Чорнобиля переносять радіацію

Катастрофа на Чорнобильській АЕС 1986 року перетворила навколишню територію на найбільш радіоактивний ландшафт на Землі. Людей було евакуйовано, але багато рослин і тварин продовжують жити в регіоні, незважаючи на високий рівень радіації, який зберігається майже чотири десятиліття потому.

Нове дослідження, опубліковане в Proceedings of the National Academy of Sciences під керівництвом дослідників з Університету Нью-Йорка, виявило, що хронічне опромінення від Чорнобиля не пошкодило геноми мікроскопічних черв’яків, які живуть там сьогодні, — що не означає, що регіон безпечний, попереджають вчені, але припускають, що ці хробаки надзвичайно стійкі.

Останніми роками дослідники виявили, що деякі тварини, які живуть у Чорнобильській зоні відчуження — регіоні на півночі України в радіусі 28,6 милі від електростанції — фізично та генетично відрізняються від своїх аналогів в інших місцях, що викликає питання про вплив хронічної радіації на ДНК.

«Чорнобиль був трагедією незбагненного масштабу, але ми досі не маємо повного уявлення про наслідки катастрофи для місцевого населення», — сказала Софія Тінторі, науковий співробітник факультету біології Нью-Йоркського університету та перший автор книги вивчення. «Чи раптова зміна навколишнього середовища вибрала види або навіть особин усередині виду, які від природи є більш стійкими до іонізуючого випромінювання?»

Щоб розібратися в цьому, Тінторі та її колеги звернулися до нематод, крихітних черв’яків із простим геномом і швидким розмноженням, що робить їх особливо корисними для розуміння основних біологічних явищ.

«Ці хробаки живуть скрізь, і вони живуть швидко, тому вони проходять через десятки поколінь еволюції, поки типові хребетні все ще взуваються», — сказав Метью Рокман, професор біології Нью-Йоркського університету та старший автор дослідження.

«Я бачив кадри зони відчуження і був здивований тим, наскільки пишною та зарослою вона виглядала — я ніколи не думав, що вона кишить життям», — додав Тінторі. «Якщо я хочу знайти хробаків, які особливо стійкі до радіаційного опромінення, це ландшафт, який, можливо, вже вибраний для цього».

Черви Чорнобиля

У співпраці з українськими вченими та американськими колегами, зокрема біологом Тімоті Муссо з Університету Південної Кароліни, який вивчає наслідки радіації внаслідок катастроф на Чорнобильській АЕС і Фукусімі, Тінторі та Рокман відвідали Чорнобильську зону відчуження у 2019 році, щоб перевірити, чи хронічне опромінення не має чинників. мав помітний вплив на хробаків регіону.

Маючи в руках лічильники Гейгера для вимірювання місцевих рівнів радіації та засоби індивідуального захисту для захисту від радіоактивного пилу, вони збирали черв’яків із зразків ґрунту, гнилих фруктів та інших органічних матеріалів. Черв’яків збирали в місцях по всій зоні з різним рівнем радіації, починаючи від низьких рівнів на рівні Нью-Йорка (мізерно мала радіоактивність) до місць з високим рівнем радіації на рівні з космосом (небезпечні для людей, але незрозуміло, чи це буде небезпечний для глистів).

Після збору зразків у полі команда привезла їх до польової лабораторії Муссо в колишньому житловому будинку в Чорнобилі, де вони відокремили сотні нематод від ґрунту та плодів. Звідти вони попрямували до київського готелю, де за допомогою туристичних мікроскопів виділили та створили культури кожного хробака.

Повернувшись у лабораторію Нью-Йоркського університету, дослідники продовжували вивчати хробаків, частина яких передбачала їх заморожування.

«Ми можемо кріоконсервувати черв’яків, а потім розморозити їх для подальшого вивчення. Це означає, що ми можемо зупинити еволюцію в лабораторії, що неможливо для більшості інших моделей тварин, і дуже цінно, коли ми хочемо порівняти тварин, які пережили різні історії еволюції. «, — сказав Рокман.

Вони зосередили свій аналіз на 15 черв’яках виду нематод під назвою Oscheius tipulae, який використовувався в генетичних та еволюційних дослідженнях. Вони секвенували геноми 15 хробаків O. tipulae з Чорнобиля та порівняли їх з геномами п’яти O. tipulae з інших частин світу.

Інша ДНК, але не через радіацію

Дослідники з подивом виявили, що за допомогою кількох різних аналізів вони не змогли виявити сліди радіаційного ураження в геномах чорнобильських черв’яків.

«Це не означає, що Чорнобиль безпечний — це, скоріше, означає, що нематоди — справді стійкі тварини і можуть витримувати екстремальні умови», — зазначив Тінторі. «Ми також не знаємо, як довго кожен із зібраних нами хробаків перебував у Зоні, тому ми не можемо точно бути впевненими, який рівень впливу отримував кожен хробак та його предки за останні чотири десятиліття».

Розбираючись у відсутність генетичного підпису через те, що хробаки, які живуть у Чорнобилі, надзвичайно ефективно захищають або відновлюють свою ДНК, дослідники розробили систему для порівняння того, як швидко ростуть популяції хробаків, і використовували її для вимірювання чутливості нащадків кожного з них. 20 генетично відмінних хробаків мали різні типи пошкоджень ДНК.

Хоча лінії хробаків відрізнялися один від одного тим, наскільки добре вони переносили пошкодження ДНК, ці відмінності не відповідали рівням радіації в кожному місці збору. Їхні висновки свідчать про те, що чорнобильські черв’яки не обов’язково є більш терпимими до радіації, і радіоактивний ландшафт не змусив їх еволюціонувати.

Чого черви можуть навчити нас про нашу власну біологію

Результати дають дослідникам підказки щодо того, як репарація ДНК може відрізнятися від людини до людини, і, незважаючи на генетичну простоту O. tipulae, може привести до кращого розуміння природних варіацій у людей.

«Тепер, коли ми знаємо, які штами O. tipulae більш чутливі або більш толерантні до пошкодження ДНК, ми можемо використовувати ці штами, щоб дослідити, чому різні люди частіше за інших страждають від впливу канцерогенів», — сказав Тінторі.

Те, як різні особини виду реагують на пошкодження ДНК, є головним питанням для дослідників раку, які прагнуть зрозуміти, чому деякі люди з генетичною схильністю до раку розвивають захворювання, а інші ні.

«Думки про те, як люди по-різному реагують на агенти, що пошкоджують ДНК у навколишньому середовищі, допоможуть нам мати чітке уявлення про наші власні фактори ризику», — додав Тінторі.

Серед інших авторів дослідження – Дерін Чаглар і Патрік Ортіс з Нью-Йоркського університету, Тімоті Муссо з Університету Південної Кароліни та Ігор Чижевський з Державного спеціалізованого підприємства «Екоцентр» в Україні.