Promieniowanie może uszkodzić materiał genetyczny żywych organizmów i wygenerować niepożądane mutacje. Jednak jednym z najbardziej interesujących badawczo tematów jest próba ustalenia, czy niektóre gatunki umieją dostosować się do życia z promieniowaniem. Jak w przypadku innych zanieczyszczeń, promieniowanie może być bardzo silnym czynnikiem selekcji, promującym organizmy potrafiące przetrwać w obszarach z substancjami radioaktywnymi.

Melanina chroni przed promieniowaniem

Nasza praca w Czarnobylu zaczęła się w 2016 roku. W tamtym roku odkryliśmy w pobliżu uszkodzonego reaktora kilka rzekotek wschodnich (Hyla orientalis) o niecodziennym czarnym zabarwieniu. Normalnie ten gatunek ma jaskrawo zielony grzbiet, choć czasami trafiają się ciemniejsze okazy.

Melanina odpowiada za ciemny kolor skóry u wielu organizmów. Mniej znany fakt na jej temat jest taki, że ten rodzaj pigmentu może neutralizować efekty promieniowania UV. Rola ochronna może obejmować również promieniowanie jonizujące, czego dowiedziono w przypadku grzybów. Melanina pochłania i rozprasza część energii radiacyjnej. Dodatkowo, może wychwytywać i neutralizować najonizowane molekuły wewnątrz komórek. Dzięki temu działaniu jest mniej prawdopodobne, że organizmy doświadczą uszkodzenia komórek, a to zwiększa ich szansę na przeżycie.

Kolor żab z Czarnobyla

Po odkryciu pierwszych czarnych żab w Czarnobylu, postanowiliśmy przestudiować rolę melaniny u innych lokalnych gatunków. Pomiędzy 2017 i 2019 rokiem badaliśmy rzekotki drzewne różnych rejonach północnej Ukrainy.

Przez trzy lata analizowaliśmy ubarwienie ponad 200 samców złapanych w 12 różnych stawach. Lokalizacje wybraliśmy tak, by zbadać możliwie szeroki zakres zanieczyszczenia radioaktywnego. Na liście były jedne z najbardziej radioaktywnych miejsc świata, ale również 4 obszary poza czarnobylską strefą wykluczenia, które służyły za grupę kontrolną.

Analiza wykazała, że rzekotki z Czarnobyla są zdecydowanie ciemniejsze niż żaby schwytane w miejscach poza strefą. I, jak odkryliśmy już w 2016, niektóre są czarne jak smoła. Ubarwienie nie odpowiada jednak dzisiejszemu poziomowi napromieniowania lub temu, jaki mogliśmy zmierzyć u samych osobników. Ciemna barwa jest typowa dla żab, które bytowały najbliżej epicentrum w chwili katastrofy.

Ewolucyjne reakcje w Czarnobylu

Wyniki naszego badania sugerują, że żaby z Czarnobyla mogły przejść proces gwałtownej ewolucji wskutek promieniowania. W takim scenariuszu ciemne żaby żyjące w chwili wybuchu – które zwykle są mniejszością populacji – były faworyzowane do przetrwania dzięki zbawiennej funkcji melaniny.

Ciemne rzekotki miały większe szanse na przetrwanie i reprodukcję. Od czasu katastrofy upłynęło już ponad 10 pokoleń żab i klasyczny (choć bardzo szybki) proces selekcji naturalnej może tłumaczyć, dlaczego dziś ciemne żaby są dominującą odmianą tego gatunku wewnątrz czarnobylskiej strefy wykluczenia.

Badanie czarnych żab z Czarnobyla to pierwszy krok dla lepszego zrozumienia ochronnej roli melaniny w obszarach objętych promieniowaniem radioaktywnym. Dodatkowo, otwiera to drzwi do potencjalnych zastosowań w innych dziedzinach, tak różnorodnych jak zarządzanie odpadami czy eksploracja kosmosu.

Mamy nadzieję, że trwająca w Ukrainie wojna wkrótce się skończy i środowisko naukowe będzie mogło ponownie badać, wspólnie z naszymi ukraińskimi kolegami, fascynujące procesy ewolucji i ponownego zdziczenia w ekosystemie Czarnobyla.

Autorzy: Germán Orizaola oraz Pablo Burraco. Oryginalna wersja tekstu pojawiła się w językach hiszpańskim i angielskim w serwisie TheConversation. Tłumaczenie: Michał Karaś

„W krótkim czasie – mniej więcej takim, jaki zajmuje zjedzenie lodów – powstały wszystkie elementy naszego wszechświata. To właśnie z nich powstaliśmy. Ja, TY, ta książka, Twój obiad… wszystko składa się z cząsteczek, które istnieją od początku czasu” – czytamy w książce. Niebanalne porównania i zabawne rysunki powodują, że książkę weźmie chętnie do ręki dorosły i poczyta ją wspólnie z dzieckiem.

Część cząsteczek powstałych po Wielkim Wybuchu uśmiechało się radośnie do siebie. „Niektórym tak spodobało się towarzystwo innych, że postanowiły trzymać się razem” – wyjaśnia dzieciakom Bunting. W ten sposób zebrało się w końcu tyle cząsteczek, że zaczęły tworzyć pewne rzeczy, początkowo jedynie obłoki pyłu.

Większa część książeczki poświęcona jest życiu na Ziemi. „Pierwsza forma życia była dość prosta. Nie widziała, nie słyszała, nie mogła też włożyć na głowę śmiesznej spiczastej czapeczki. Ale umiała coś wyjątkowego. Potrafiła tworzyć swoje kopie” – opisuje Bunting.

Dzieciaki dowiedzą się, że ich przodkiem jest dziwna brunatno-zielona istota, ryba, która postanowiła wyjść na ląd, bo „postanowiła sprawdzić, co można zobaczyć poza morzem”. „Jej dzieci pokochały ląd i zostały zwierzętami lądowymi. Od dinozaurów po osły, od jaka do Ciebie… Nasze wspólne drzewo genealogiczne zaczyna się od tamtego dzielnego zwierzątka” – przekonuje Bunting. Między innymi w ten oto sposób pokazuje mechanizmy dotyczące ewolucji.

Autor podkreśla, że wszyscy mamy dużo szczęścia. Od Wielkiego Wybuchu wszystko mogło potoczyć się na różne sposoby. Na przykład moglibyśmy wyglądać zupełnie inaczej. Na rysunkach jest m.in. jednooka, zielona ośmiornica czytająca książkę albo duży, włochaty małpolud z dwoma wystającymi kłami. Jest też niewidzialna postać. Takie wizje, w przeciwieństwie do tych prezentowanych w przeważającej części książki, są raczej związane z fantastyką niż z nauką. Z pewnością jednak książkę należy polecić rodzicom, którzy chcą zaszczepić u swoich maluchów ciekawość odkrywania świata i jednocześnie pasję do nauki.

Książka ukazała się nakładem wydawnictwa Zyska i S-ka.

Autor: Szymon Zdziebłowski, PAP – Nauka w Polsce