Tjernobyl sorte frøer afslører evolution i aktion

Ulykken ved reaktor fire på Tjernobyl-atomkraftværket i 1986 genererede den største udledning af radioaktivt materiale til miljøet i menneskehedens historie. Virkningen af ​​den akutte eksponering for høje strålingsdoser var alvorlig for miljøet og den menneskelige befolkning. Men mere end tre årtier efter ulykken er Tjernobyl blevet et af de største naturreservater i Europa. En bred vifte af truede arter finder tilflugt der i dag, herunder bjørne, ulve og loser.

Stråling kan beskadige levende organismers genetiske materiale og generere uønskede mutationer. Et af de mest interessante forskningsemner i Tjernobyl forsøger dog at opdage, om nogle arter faktisk tilpasser sig til at leve med stråling. Som med andre forurenende stoffer kan stråling være en meget stærk selektiv faktor, der favoriserer organismer med mekanismer, der øger deres overlevelse i områder, der er forurenet med radioaktive stoffer.

Melaninbeskyttelse mod stråling

Vores arbejde i Tjernobyl startede i 2016. Det år, tæt på den beskadigede atomreaktor, opdagede vi flere østlige løvfrøer (Hyla orientalis) med en usædvanlig sort nuance. Arten har normalt en lys grøn rygfarve, selvom der lejlighedsvis kan findes mørkere individer.

Melanin er ansvarlig for den mørke farve af mange organismer. Hvad der er mindre kendt er, at denne klasse af pigmenter også kan reducere de negative virkninger af ultraviolet stråling. Og dens beskyttende rolle kan også strække sig til ioniserende stråling, som det er blevet vist med svampe. Melanin absorberer og spreder en del af strålingsenergien. Derudover kan det opfange og neutralisere ioniserede molekyler inde i cellen, såsom reaktive oxygenarter. Disse handlinger gør det mindre sandsynligt, at personer, der udsættes for stråling, vil fortsætte med at lide celleskade og øge deres overlevelseschancer.

Farven på Tjernobyl løvfrøer

Efter at have opdaget de første sorte frøer i 2016 besluttede vi at studere melaninfarvningens rolle i Tjernobyls dyreliv. Mellem 2017 og 2019 undersøgte vi i detaljer farven på østlige løvfrøer i forskellige områder i det nordlige Ukraine.

I løbet af disse tre år analyserede vi den dorsale hudfarve på mere end 200 hanfrøer fanget i 12 forskellige yngledamme. Disse lokaliteter var fordelt langs en bred gradient af radioaktiv forurening. De omfattede nogle af de mest radioaktive områder på planeten, men også fire steder uden for Tjernobyl-udelukkelseszonen og med baggrundsstrålingsniveauer brugt som kontrol.

Vores arbejde, udgivet i Evolutionary Applications , afslører, at Tjernobyl løvfrøer har en meget mørkere farve end frøer fanget i kontrolområder uden for zonen. Som vi fandt ud af i 2016, er nogle kulsorte. Denne farvning er ikke relateret til de niveauer af stråling, som frøer oplever i dag, og som vi kan måle hos alle individer. Den mørke farve er typisk for frøer fra eller nær de mest forurenede områder på ulykkestidspunktet.

Evolutionære reaktioner i Tjernobyl

Resultaterne af vores undersøgelse tyder på, at Tjernobyl-frøer kunne have gennemgået en proces med hurtig udvikling som reaktion på stråling. I dette scenarie ville de frøer med mørkere farve på ulykkestidspunktet, som normalt repræsenterer en minoritet i deres populationer, være blevet begunstiget af melanins beskyttende virkning.

De mørke frøer ville have overlevet strålingen bedre og reproduceret sig mere vellykket. Mere end ti generationer af frøer er gået siden ulykken, og en klassisk, men meget hurtig, naturlig udvælgelsesproces kan forklare, hvorfor disse mørke frøer nu er den dominerende type for arten i Tjernobyl-udelukkelseszonen.

Undersøgelsen af ​​Tjernobyl sorte frøer udgør et første skridt til bedre at forstå melanins beskyttende rolle i miljøer, der er påvirket af radioaktiv forurening. Derudover åbner det dørene til lovende anvendelser inden for så forskellige områder som håndtering af atomaffald og rumudforskning.

Vi håber, at den nuværende krig i Ukraine snart vil ende, og at det internationale videnskabelige samfund vil være i stand til at vende tilbage for at studere, sammen med vores ukrainske kolleger, de fascinerende evolutionære og forvirrende processer i Tjernobyl-økosystemerne. + Udforsk yderligere

Ny indsigt i virkningerne af stråling fra Tjernobyl

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.