Radiacija žmonių vaizduotėje dažnai siejama su fantastiniais monstrais ir trigalvėmis žuvimis iš filmų. Tačiau realūs branduolinių katastrofų paveikti regionai atskleidžia kur kas sudėtingesnę ir įdomesnę istoriją: ne apie kino pabaisas, o apie paspartėjusią evoliuciją, prisitaikymą ir nuolatinę gyvybės kovą dėl išlikimo.
Praėjus dešimtmečiams po Černobylio atominės elektrinės avarijos (1986 m.), Fukušimos elektrinės katastrofos Japonijoje (2011 m.) ir nelaimės „Majako“ branduoliniame objekte Rusijoje, mokslininkai jau sukaupė pakankamai duomenų, kad galėtų įvertinti, kas iš tikrųjų vyksta vadinamosiose „užterštose zonose“.
Naujausi tyrimai rodo, kad kino fantazijų pabaisų čia nėra. Vis dėlto šiose teritorijose fiksuojami paspartėję genetiniai pokyčiai, priverstinė rūšių adaptacija ir nuolatinė atranka, leidžianti išlikti tik geriausiai prisitaikiusiems organizmams.
Kas pasikeitė Černobylyje?
Černobylio zona, iš kurios pasitraukė žmonės, faktiškai virto milžinišku laukinės gamtos rezervatu. Be tiesioginės žmogaus įtakos gamta čia akivaizdžiai klesti, tačiau genetiniai tyrimai atskleidžia kitą, nematomą istoriją: nuolatinį radiacinį stresą ir su juo susijusią atranką.
Vienas ryškiausių pavyzdžių – kaimo kregždžių (sielinių kregždžių) tyrimai. Šie paukščiai tapo savotiškais biologiniais Černobylio katastrofos indikatoriais. Mokslininkai nustatė, kad jų plunksnose neįprastai dažnai pasitaiko dalinis albinizmas – išorinė genetinio nestabilumo išraiška. Mūsų regionuose gyvenančių kregždžių mutacijų lygis yra 2–10 kartų mažesnis nei tų, kurios peri Černobylio zonoje.
Dar įdomesnių rezultatų gauta tiriant prie Černobylio laukinėje aplinkoje gyvenančius šunis – tai buvusių naminių augintinių, paliktų per evakuaciją, palikuonys. Jų genomo analizė atskleidė, kad šunys, gyvenantys prie atominės elektrinės ir aplinkinėse teritorijose, pasižymi unikaliu genetiniu profiliu.
Tyrėjai aptiko pokyčių genuose, atsakinguose už pažeistos DNR taisymą. Tai reiškia, kad per kelias dešimtis metų dažniausiai išliko ir palikuonių susilaukė tie gyvūnai, kurių organizmas efektyviau susidorojo su radiacijos sukeltu genetiniu pažeidimu. Kitaip tariant, radiacinis fonas tapo ypač stipriu atrankos veiksniu.
Fukušima ir „superkabanai“
Fukušimos katastrofa Japonijoje suteikė galimybę stebėti vidutinės trukmės gyvūnų prisitaikymo procesus. Vienas įdomiausių atvejų – laukinių ir naminių kiaulių hibridai, žurnalistų praminti „superkabanų“ vardu.
Po avarijos iš apleistų fermų pabėgusios naminės kiaulės susikryžmino su laukiniais šernais aplinkiniuose miškuose. Toks susikryžminimas ne tik sukūrė hibridų populiaciją, bet ir reikšmingai paspartino biologinius procesus.
Laukiniai šernai paprastai turi gana griežtą – vieno sezono per metus – veisimosi ciklą, o naminės kiaulės gali vesti jauniklius ištisus metus. Hibridai perėmė iš naminių kiaulių gebėjimą daugintis dažniau, todėl populiacija ėmė sparčiai gausėti, o kartų kaita greitėti. Taip radiacijos paveiktoje teritorijoje atsirado šernai, kurie reprodukciniu požiūriu tapo savotiškai „pagerinti“.
Paradoksalu, tačiau išoriškai „naminių“ savybių šiuose gyvūnuose beveik nebeliko. Dėl nuolatinio kryžminimosi su laukiniais šernais naminė kilmė genetiškai tirpo, o fenotipiškai gyvūnai vis labiau primena klasikinius šernus, tik turinčius didesnį reprodukcinį potencialą.
Fukušimos regione taip pat tirti blyškiai melsvi drugiai. Iš pradžių šiems vabzdžiams dažnai fiksuotos sumažėjusios sparnų apimtys, sulėtėjęs augimas, akių deformacijos. Tačiau vėliau dalis populiacijos žuvo, o likę individai parodė didesnį atsparumą – populiacija pamažu stabilizavosi, išliko tik labiausiai radiacijai atsparūs individai.
Mokslininkai primena ir mažiau žinomas tragedijas. Pavyzdžiui, radioaktyvių atliekų išpylimas į Tečos upę Uralo regione (Rusija) sukėlė ilgalaikį užterštumą, iki šiol veikiantį žuvis ir dugno organizmus.
Buvusiame sovietiniame Semipalatinsko branduoliniame poligone Kazachstane mažiausiai keturis dešimtmečius stebėtas padidėjęs mutacijų lygis ir chromosomų anomalijos vietinėje faunoje, kuri karta iš kartos gyvena branduolinių sprogimų krateriuose ir aplinkinėse teritorijose.
Ekstremalių sąlygų mikroorganizmai
Atsparumo radiacijai tyrimai apima ne tik gyvūnus, bet ir mikroorganizmus. Maždaug 2600 metrų gylyje, prie hidroterminių šaltinių Guajmase, Kalifornijos įlankoje, atrasta archeonė Thermococcus gammatolerans, pasižyminti išskirtiniu atsparumu radiacijai.
Šis mikroorganizmas gali ištverti iki 30 tūkstančių gėjų apšvitos – tai maždaug tūkstantį kartų viršija mirtiną radiacijos dozę žmogui. Tyrimai parodė, kad nors jo DNR ir pažeidžiama, ląstelės labai greitai ją atkuria, pasitelkdamos ypač aktyvius fermentus.
Mokslininkai mano, kad toks fenomenalus atsparumas yra ne tiek tiesioginės evoliucijos radiaciniame fone rezultatas, kiek ilgalaikės adaptacijos prie ekstremalių gilaus vandenyno sąlygų – aukštos temperatūros, slėgio ir cheminio streso – pasekmė. Tokios sąlygos privertė šiuos organizmus sukurti itin patikimus DNR apsaugos ir taisymo mechanizmus, kurie kartu suteikė ir didelį atsparumą radiacijai.
Apibendrinant galima teigti, kad branduolinės katastrofos Žemėje nesukūrė kino filmuose vaizduojamų pabaisų. Vietoje to jos pavertė užterštas zonas milžiniškais natūraliais „laboratoriniais poligonais“, kuriuose evoliucija matoma pagreitintu režimu: nuo Černobylio šunų ir kregždžių iki Fukušimos „superkabanų“ ir ekstremalioms sąlygoms atsparių mikroorganizmų.
