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