Ovatko koirat saaneet outoja mutaatioita elettyään voimalaitoksen lähellä?

26. huhtikuuta 1986 Pohjois-Ukrainassa räjähti Tšernobylin ydinreaktori, joka päästää ilmaan valtavan määrän säteilyä. Lähes neljä vuosikymmentä myöhemmin Tšernobylin ydinvoimala ja monet sen ympärillä olevat alueet ovat edelleen asumattomia, ainakin ihmisten kannalta.

Kaikenlaiset eläimet kukoistivat ihmisten poissa ollessa. Säteilyn kestävän eläimistön joukossa elää tuhansia villiintyneitä koiria, joista monet ovat kotieläinten jälkeläisiä, jotka jätettiin kiireellisen evakuoinnin yhteydessä alueelta monta vuotta sitten. Maailman suurimman ydinonnettomuuden 40-vuotispäivän lähestyessä biologit tutkivat tarkemmin Tšernobylin suljetulla alueella (TSA) eläviä eläimiä, jonka koko vastaa suunnilleen Yosemiten kansallispuistoa, ja tutkivat, kuinka vuosikymmenten säteilyaltistus on voinut muuttaa eläinten genomi ja jopa mahdollisesti nopeuttaa evoluutiota.

Etelä-Carolinan yliopiston ja National Human Genome Research Institute -instituutin tutkijat ovat alkaneet tutkia 302:n ChEZ:ssa tai sen ympäristössä löydetyn villikoiran DNA:ta ymmärtääkseen paremmin, miten säteily on voinut muuttaa niiden genomi. Tutkimuksen tulokset julkaistiin Science Advances -lehdessä vuonna 2023.

” Onko niillä hankittuja mutaatioita, jotka mahdollistavat niiden menestyksekkään elämän ja lisääntymisen tällä alueella?” — kertoi The New York Times tutkimuksen toinen tekijä Elaine Ostrander, koirien genomiikan asiantuntija Kansallisesta ihmisen genomin tutkimusinstituutista . ”Mitä vaikeuksia ne kohtaavat ja miten ne selviävät niistä geneettisellä tasolla?”

Ajatus siitä, että säteily nopeuttaa luonnollista evoluutiota, ei ole uusi. Esimerkiksi siementen kohdennettu säteilytys avaruudessa hyödyllisten mutaatioiden indusoimiseksi on jo pitkään ollut tunnettu menetelmä sellaisten viljelykasvien jalostamiseksi, jotka sopivat ilmaston lämpenemisen olosuhteisiin.

Tutkijat ovat vuosien ajan tutkineet joitakin radioaktiivisella alueella eläviä eläimiä, kuten bakteereja, jyrsijöitä ja jopa lintuja . Eräs vuonna 2016 tehty tutkimus osoitti, että itäiset puukonnakonat ( Hyla orientalis ), jotka ovat yleensä vihreitä, olivat radioaktiivisella alueella useammin mustia. Biologit olettavat, että sammakoissa on tapahtunut hyödyllinen mutaatio melaniinissa – pigmentissä, joka vastaa ihon väristä – joka on auttanut hajottamaan ja neutraloimaan osan ympäröivästä säteilystä.

Tämä sai tutkijat miettimään: voiko jotain vastaavaa tapahtua Tšernobylin villikoirille?

Tutkimus osoitti, että Tšernobylin ydinvoimalan lähellä elävät villikoirat osoittavat selkeitä geneettisiä eroja verrattuna koirisiin, jotka elävät vain 16 kilometrin päässä siitä, naapurikaupungissa Tšernobylissä. Vaikka tämä saattaa vaikuttaa vakuuttavalta todisteelta siitä, että nämä koirat ovat käyneet läpi nopean mutaation tai evoluution säteilyn vaikutuksesta, tämä tutkimus on vasta ensimmäinen askel tämän hypoteesin todistamisessa.

Yksi ekologista tutkijoista haastattelussa Science News -lehdelle kuitenkin totesi, että tällaiset tutkimukset voivat osoittautua vaikeiksi, lähinnä siksi, että säteilyn aiheuttamien mutaatioiden erottaminen muista vaikutuksista, kuten lähisukulaisista, on uskomattoman vaikeaa.

Alkuperäisen tutkimuksen julkaisemisen jälkeen muut tutkijat ovat syventyneet tähän kysymykseen ja saaneet ristiriitaisia tuloksia. Lisäksi lähes kaksi vuotta myöhemmin julkaistu tutkimus väittää varmuudella, että voimme poistaa säteilyn luettelosta selityksiä Tšernobylin koirien nykyiselle tilanteelle. Tämä uusi geneettinen analyysi, joka julkaistiin PLOS One -lehdessä, on tehty Pohjois-Carolinan yliopiston ja Columbian yliopiston Mailmanin kansanterveyskorkeakoulun tutkijoiden toimesta New Yorkissa. Siinä tutkittiin kromosomitasoa, genomin tasoa ja jopa nukleotideja Tšernobylin koirilla, eikä löytänyt mitään poikkeamia, jotka viittaisivat säteilyn aiheuttamiin mutaatioihin.

Vertailukohdan määrittämiseksi tutkijaryhmä vertasi Tšernobylin koirien, jotka asuivat 16 kilometrin päässä Tšernobylin ydinvoimalasta, genomin genomiin koirien genomiin Venäjällä, Puolassa ja muissa lähialueiden maissa. Todettuaan populaatioiden geneettisen samankaltaisuuden he käyttivät Tšernobylin koiria edustavana vertailukohteena tutkimuksessaan. Tehtävä ei tietenkään ollut helppo, sillä ensimmäisten pentujen syntymästä, jotka olivat todistaneet Tšernobylin ydinvoimalaonnettomuuden vuonna 1986, oli kulunut yli pari kymmentä sukupolvea koiria.

”Tiedämme, että esimerkiksi suurten säteilyannosten altistuminen voi johtaa epävakauteen kromosomitasolla ja alempana”, sanoi lehdistötiedotteessa Matthew Bryn, tutkimuksen vanhempi kirjoittaja Pohjois-Carolinan yliopistosta. ”Vaikka tämä 30 tai useamman sukupolven koirien populaatio eroaa siitä, joka oli olemassa vuoden 1986 katastrofin aikana, mutaatiot olisi todennäköisesti silti voitu havaita, jos ne olisivat tarjonneet selviytymisetua alkuperäisille koirille. Emme kuitenkaan löytäneet tällaisia todisteita näistä koirista.”

Siitä huolimatta vuoden 2023 tutkimus toimii edelleen mallina säteilyn vaikutusten jatkotutkimuksille suurilla nisäkkäillä, koska Tšernobylin ydinvoimalan alueella ja läheisessä Tšernobylin kaupungissa vaeltavien koirien DNA:ta voidaan verrata säteilyn vaikutuksilta säästyneillä alueilla elävien koirien DNA:han. Vaikka lopullisia johtopäätöksiä ei ole, tutkimus osoitti jälleen kerran, että alue, jonka olisi kaikkien sääntöjen mukaan pitänyt olla autiomaa, on tullut ainutlaatuiseksi tieteelliseksi mahdollisuudeksi tutkia säteilyä ja sen vaikutusta luonnolliseen evoluutioon.

Tutkimus osoittaa, että Tšernobylin koirat kehittyvät nopeasti

Ovatko koirat saaneet outoja mutaatioita elettyään voimalaitoksen lähellä?

26. huhtikuuta 1986 Pohjois-Ukrainassa räjähti Tšernobylin ydinreaktori, joka päästää ilmaan valtavan määrän säteilyä. Lähes neljä vuosikymmentä myöhemmin Tšernobylin ydinvoimala ja monet sen ympärillä olevat alueet ovat edelleen asumattomia, ainakin ihmisten kannalta.

Kaikenlaiset eläimet kukoistivat ihmisten poissa ollessa. Säteilyn kestävän eläimistön joukossa elää tuhansia villiintyneitä koiria, joista monet ovat kotieläinten jälkeläisiä, jotka jätettiin kiireellisen evakuoinnin yhteydessä alueelta monta vuotta sitten. Maailman suurimman ydinonnettomuuden 40-vuotispäivän lähestyessä biologit tutkivat tarkemmin Tšernobylin suljetulla alueella (TSA) eläviä eläimiä, jonka koko vastaa suunnilleen Yosemiten kansallispuistoa, ja tutkivat, kuinka vuosikymmenten säteilyaltistus on voinut muuttaa eläinten genomi ja jopa mahdollisesti nopeuttaa evoluutiota.

Etelä-Carolinan yliopiston ja National Human Genome Research Institute -instituutin tutkijat ovat alkaneet tutkia 302:n ChEZ:ssa tai sen ympäristössä löydetyn villikoiran DNA:ta ymmärtääkseen paremmin, miten säteily on voinut muuttaa niiden genomi. Tutkimuksen tulokset julkaistiin Science Advances -lehdessä vuonna 2023.

” Onko niillä hankittuja mutaatioita, jotka mahdollistavat niiden menestyksekkään elämän ja lisääntymisen tällä alueella?” — kertoi The New York Times tutkimuksen toinen tekijä Elaine Ostrander, koirien genomiikan asiantuntija Kansallisesta ihmisen genomin tutkimusinstituutista . ”Mitä vaikeuksia ne kohtaavat ja miten ne selviävät niistä geneettisellä tasolla?”

Ajatus siitä, että säteily nopeuttaa luonnollista evoluutiota, ei ole uusi. Esimerkiksi siementen kohdennettu säteilytys avaruudessa hyödyllisten mutaatioiden indusoimiseksi on jo pitkään ollut tunnettu menetelmä sellaisten viljelykasvien jalostamiseksi, jotka sopivat ilmaston lämpenemisen olosuhteisiin.

Tutkijat ovat vuosien ajan tutkineet joitakin radioaktiivisella alueella eläviä eläimiä, kuten bakteereja, jyrsijöitä ja jopa lintuja . Eräs vuonna 2016 tehty tutkimus osoitti, että itäiset puukonnakonat ( Hyla orientalis ), jotka ovat yleensä vihreitä, olivat radioaktiivisella alueella useammin mustia. Biologit olettavat, että sammakoissa on tapahtunut hyödyllinen mutaatio melaniinissa – pigmentissä, joka vastaa ihon väristä – joka on auttanut hajottamaan ja neutraloimaan osan ympäröivästä säteilystä.

Tämä sai tutkijat miettimään: voiko jotain vastaavaa tapahtua Tšernobylin villikoirille?

Tutkimus osoitti, että Tšernobylin ydinvoimalan lähellä elävät villikoirat osoittavat selkeitä geneettisiä eroja verrattuna koirisiin, jotka elävät vain 16 kilometrin päässä siitä, naapurikaupungissa Tšernobylissä. Vaikka tämä saattaa vaikuttaa vakuuttavalta todisteelta siitä, että nämä koirat ovat käyneet läpi nopean mutaation tai evoluution säteilyn vaikutuksesta, tämä tutkimus on vasta ensimmäinen askel tämän hypoteesin todistamisessa.

Yksi ekologista tutkijoista haastattelussa Science News -lehdelle kuitenkin totesi, että tällaiset tutkimukset voivat osoittautua vaikeiksi, lähinnä siksi, että säteilyn aiheuttamien mutaatioiden erottaminen muista vaikutuksista, kuten lähisukulaisista, on uskomattoman vaikeaa.

Alkuperäisen tutkimuksen julkaisemisen jälkeen muut tutkijat ovat syventyneet tähän kysymykseen ja saaneet ristiriitaisia tuloksia. Lisäksi lähes kaksi vuotta myöhemmin julkaistu tutkimus väittää varmuudella, että voimme poistaa säteilyn luettelosta selityksiä Tšernobylin koirien nykyiselle tilanteelle. Tämä uusi geneettinen analyysi, joka julkaistiin PLOS One -lehdessä, on tehty Pohjois-Carolinan yliopiston ja Columbian yliopiston Mailmanin kansanterveyskorkeakoulun tutkijoiden toimesta New Yorkissa. Siinä tutkittiin kromosomitasoa, genomin tasoa ja jopa nukleotideja Tšernobylin koirilla, eikä löytänyt mitään poikkeamia, jotka viittaisivat säteilyn aiheuttamiin mutaatioihin.

Vertailukohdan määrittämiseksi tutkijaryhmä vertasi Tšernobylin koirien, jotka asuivat 16 kilometrin päässä Tšernobylin ydinvoimalasta, genomin genomiin koirien genomiin Venäjällä, Puolassa ja muissa lähialueiden maissa. Todettuaan populaatioiden geneettisen samankaltaisuuden he käyttivät Tšernobylin koiria edustavana vertailukohteena tutkimuksessaan. Tehtävä ei tietenkään ollut helppo, sillä ensimmäisten pentujen syntymästä, jotka olivat todistaneet Tšernobylin ydinvoimalaonnettomuuden vuonna 1986, oli kulunut yli pari kymmentä sukupolvea koiria.

”Tiedämme, että esimerkiksi suurten säteilyannosten altistuminen voi johtaa epävakauteen kromosomitasolla ja alempana”, sanoi lehdistötiedotteessa Matthew Bryn, tutkimuksen vanhempi kirjoittaja Pohjois-Carolinan yliopistosta. ”Vaikka tämä 30 tai useamman sukupolven koirien populaatio eroaa siitä, joka oli olemassa vuoden 1986 katastrofin aikana, mutaatiot olisi todennäköisesti silti voitu havaita, jos ne olisivat tarjonneet selviytymisetua alkuperäisille koirille. Emme kuitenkaan löytäneet tällaisia todisteita näistä koirista.”

Siitä huolimatta vuoden 2023 tutkimus toimii edelleen mallina säteilyn vaikutusten jatkotutkimuksille suurilla nisäkkäillä, koska Tšernobylin ydinvoimalan alueella ja läheisessä Tšernobylin kaupungissa vaeltavien koirien DNA:ta voidaan verrata säteilyn vaikutuksilta säästyneillä alueilla elävien koirien DNA:han. Vaikka lopullisia johtopäätöksiä ei ole, tutkimus osoitti jälleen kerran, että alue, jonka olisi kaikkien sääntöjen mukaan pitänyt olla autiomaa, on tullut ainutlaatuiseksi tieteelliseksi mahdollisuudeksi tutkia säteilyä ja sen vaikutusta luonnolliseen evoluutioon.