В тени Чернобыля по пустошам бродит стая собак, в отличие от любых других

Генетически отличная популяция псовых дает возможность изучить, как суровые условия окружающей среды могут повлиять на ДНК.

В 1986 году четвертый реактор Чернобыльской АЭС в Украине потерпел катастрофическую аварию. Нападение радиоактивных атомов вырвалось из-под обломков и рассеялось по Европе, достигнув даже Северной Америки. В районе электростанции начала разворачиваться экологическая катастрофа. Сосны осыпались. Популяции насекомых резко сократились. Загрязненная почва увядала посевы.

Через несколько часов после аварии жители близлежащих районов были вынуждены встать и уйти без предупреждения, в то время как ликвидаторы — военнослужащие и другие гражданские лица — прибыли, чтобы «убрать» радиоактивный беспорядок. Домашним животным не разрешалось путешествовать с эвакуированными, и от них пришлось отказаться. Директива МВД Украины поручила военнослужащим выследить и казнить домашних животных, в том числе многих собак региона в Чернобыльской зоне отчуждения.

Но некоторые из домашних животных избежали поимки и убийства, поселившись в ЦЭЗ. Ликвидаторы часто кормили и приютили уже бездомных, и население выстояло.

Сегодня обреченный реактор Чернобыля погребен внутри массивной бетонной конструкции, известной как саркофаг, но последствия его расплавления сохраняются. Радиоактивные атомы — радионуклиды — выпущенные в течение 10 дней после катастрофы, все еще проникают в почву, воду и, да, в животных, которые сделали ЧЗО своим домом, включая чернобыльских собак.

У этой неудачной судьбы для собак есть несколько мрачная серебряная подкладка. Изучая ДНК этих собак, исследователи смогли лучше понять, как хроническое воздействие радиации оказывает долгосрочное воздействие на физиологию и здоровье.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Science Advances 3 марта, исследователи намеревались расшифровать генетику собачьей популяции вокруг Чернобыля, охарактеризовав гены 302 бродячих собак, которые теперь называют электростанцию ​​и окружающий регион своим домом. Крупное млекопитающее в ЧЗО было изучено таким образом впервые.

«Они дают возможность увидеть, как суровые условия окружающей среды, включая воздействие высоких и низких уровней радиации, могут повлиять на ДНК животных, которые жили и размножались на протяжении 15 поколений в этом регионе», — сказала Элейн Острандер, генетик из Национальный институт исследования генома человека при Национальном институте здравоохранения и автор исследования.

Изучая крошечные изменения в ДНК, известные как SNP, команда смогла измерить генетическое сходство в этих популяциях. Сравнив чернобыльских собак с чистопородными собаками из других стран Европы, ученые обнаружили, что одна группа собак, живущая недалеко от Чернобыльской АЭС, занимающая Припять и близлежащий железнодорожный вокзал, представляет собой генетически обособленную и замкнутую семью.

Эта группа генетически отличалась от собак, живущих всего в 10 милях отсюда, в городе Чернобыль, которые, по-видимому, больше мигрировали и скрещивались с местными собаками.

«Это готовит почву для будущих исследований, направленных на поиск мутаций в ключевых генах, возникающих в результате радиоактивной среды», — сказал Острандер.

Важно отметить, что исследование не показывает, что радиация в зоне бедствия сама по себе вызвала изменения или мутации в ДНК собак. Инбридинг и изоляция могут вызвать изменения в ДНК, которые ученые наблюдали.

«Чтобы сказать, были ли мутации, вызванные радиацией de novo, исследователям нужно было провести секвенирование всего генома собак и посмотреть, есть ли какие-либо уникальные варианты в этой популяции», — сказала Клэр Уэйд, генетик животных и специалист по вычислительной биологии. Сиднейский университет, не связанный с исследованием.

Мутация de novo — это мутация, которая не передается генетически. Изучая весь геном — всю ДНК организма — а не только SNP, исследователи могут получить больше информации, обнаруживая мутации в генах, которые могут иметь физиологические эффекты. Именно это и планирует сделать чернобыльская собачья команда.

Теперь, когда собрано более 400 образцов ДНК, исследователи могут начать исследовать, как вариации ДНК в этих чернобыльских популяциях могут помочь собакам жить в высокорадиоактивной среде. Возможно, например, есть определенные гены, которые были включены или выключены, что дает преимущество в выживании у собак, находящихся ближе к растению. Сравнение последовательностей всего генома поможет раскрыть эти отношения.

В настоящее время полная последовательность ДНК получена более чем для половины из 400 образцов, отметил Тим Муссо, биолог из Университета Южной Каролины, долгое время изучавший организмы вокруг Чернобыля после катастрофы и автор статьи.

Сохранился миф о том, что жизнь вернулась и расцвела в Чернобыле после катастрофы, но это не обязательно так. Хотя собаки являются первым крупным млекопитающим, изученным в Чернобыле, в предыдущих исследованиях изучалось воздействие радиации на множество различных организмов в этом регионе, от насекомых до птиц.

Например, статья 1997 года показала, что деревенские ласточки, подвергшиеся воздействию радиации вокруг Чернобыля, имели более высокие мутации de novo и с большей вероятностью были частично альбиносами, а исследования Муссо показали, что численность видов в загрязненных районах снизилась.

Другие исследования намекают на то, какие открытия могут быть получены при изучении организмов в ЧЗО. В 2020 году ученые обнаружили вид грибов с высоким уровнем меланина — пигмента, способного поглощать радиацию и превращать ее в энергию. Производство высоких уровней меланина может обеспечить своего рода защитный солнцезащитный крем или «щит» для астронавтов, где постоянная угроза радиации.

Предоставят ли геномы чернобыльских собак такой же уровень понимания? Это открытый вопрос, на который команда хочет ответить.