Cztery dekady po katastrofalnej awarii w elektrowni jądrowej w Czarnobylu w strefie wykluczenia rozwija się wyjątkowe zjawisko biologiczne. Chociaż region pozostaje zbyt radioaktywny, aby można było na nim zamieszkać na stałe, stał się kwitnącą przystanią dla dzikiej przyrody. Jednak jeden gatunek nie tylko przetrwa – wydaje się, że rozwija się w niespotykanym dotąd tempie: wilk szary (Canis lupus )**.
Nowe badania genetyczne sugerują, że te drapieżniki wierzchołkowe mogą przejść unikalny proces ewolucyjny mający na celu rozwinięcie biologicznych mechanizmów obronnych w celu zwalczania ciągłego promieniowania jonizującego w ich środowisku.
„Radioaktywny raj”
Od czasu katastrofy, która miała miejsce 26 kwietnia 1986 r., 4200 kilometrów kwadratowych strefy wykluczenia w Czarnobylu i sąsiadującego z nią Państwowego Rezerwatu Radioekologicznego Polesie zostało prawie całkowicie uwolnione od obecności człowieka. Brak działalności człowieka stworzył ogromny, niezamierzony rezerwat przyrody.
Podczas gdy populacje łosi, jeleni i dzików w tej strefie są porównywalne z populacjami w niezanieczyszczonych rezerwatach, sytuacja z wilkami jest inna. Dane spisowe z 2015 roku wykazały, że liczba wilków w strefie wykluczenia jest ponad siedmiokrotnie większa niż na otaczających ją terenach niezanieczyszczonych.
Ta dramatyczna eksplozja populacji zrodziła przed naukowcami kluczowe pytanie: dlaczego wilki kwitną, podczas gdy inne gatunki pozostają w stagnacji?
Ujawnianie tarczy genetycznej
Aby to zbadać, biolodzy ewolucyjni z Uniwersytetu Princeton, w tym Cara Love i Shane Campbell-Staton, przeprowadzili porównawcze badanie genetyczne. Analizując próbki krwi trzech różnych grup, badacze starali się dowiedzieć, co sprawia, że wilki w Czarnobylu są wyjątkowe:
1. Wilki czarnobylskie: żyją w warunkach wysokiego promieniowania tła.
2. Wilki białoruskie: żyją na obszarach o niższym poziomie promieniowania.
3. Wilki z Yellowstone (USA): żyją na obszarach o normalnym poziomie promieniowania tła.
Wyniki były niesamowite. Naukowcy zidentyfikowali 3180 genów, które zachowują się odmiennie u wilków w Czarnobylu. Kiedy dane te porównano z Atlasem genomu raka (bazą danych wykorzystywaną do badania ludzkich nowotworów), powiązanie stało się jasne.
Kluczowe wyniki:
- Geny związane z nowotworem: Naukowcy odkryli 23 geny związane z nowotworem, których poziom u wilków w Czarnobylu jest podwyższony.
- Markery przeżycia: Te specyficzne geny to te same, które są powiązane z wyższymi wskaźnikami przeżycia w przypadku niektórych typów nowotworów u ludzi.
- Szybka ewolucja: Najszybciej rozwijające się regiony DNA wilka znaleziono w regionach odpowiedzialnych za reakcje przeciwnowotworowe i przeciwnowotworowe u ssaków.
Odporność kontra opór
Badanie podkreśla różnice w sposobie radzenia sobie organizmu ze stresem środowiskowym. Naukowcy obecnie próbują ustalić, czy te wilki są odporne (mniej zapada na raka pomimo promieniowania) czy odporne (nadal może zachorować na raka, ale mimo to ich organizm funkcjonuje i przeżywa lepiej).
Ponieważ wilki są drapieżnikami szczytowymi, zajmują wyjątkową pozycję w łańcuchu pokarmowym. Żywią się roślinożercami, które żywią się skażonymi roślinami, co oznacza, że są narażone na skoncentrowane, chroniczne i wielopokoleniowe skutki promieniowania. To czyni je idealnym modelem do badania adaptacji życia do długoterminowej toksyczności środowiskowej.
Dlaczego jest to ważne dla medycyny?
Badania te wykraczają daleko poza biologię dzikiej przyrody. Współpracując z onkologami i firmami farmaceutycznymi, naukowcy mają nadzieję przełożyć te odkrycia na medycynę ludzką.
„Próbujemy dowiedzieć się, czy istnieją jakieś różnice, które można bezpośrednio zastosować do znalezienia nowych celów terapeutycznych w leczeniu raka u ludzi” – mówi Shane Campbell-Staton.
Jeśli naukowcom uda się rozszyfrować mechanizm, który pozwala tym wilkom hamować rozwój nowotworów lub przetrwać z nimi, może to doprowadzić do przełomu w leczeniu i kontroli raka u ludzi.
Wniosek: Niezwykle duża gęstość populacji wilków w Czarnobylu wskazuje, że ewolucja aktywnie pracuje nad przeciwdziałaniem skutkom promieniowania, potencjalnie oferując biologiczny plan dla przyszłych badań nad rakiem i rozwoju terapii ludzkich.
