Повече от четири десетилетия след ядрената катастрофа в Чернобил учените продължават да откриват изненадващи особености у животните, които обитават района. Сред тях са и кучетата, които са се заселили около изоставената атомна електроцентрала. Те се различават генетично дори от своите събратя в едноименния град. Дълго време причината за това оставаше загадка, но ново изследване предлага възможно обяснение. И то не е непременно свързано с радиацията.

Предишни проучвания вече показаха, че генетичните различия между двете популации не са резултат от нови мутации, предизвикани от радиоактивното облъчване. Какво тогава ги е причинило?

Според ново изследване, публикувано в научното списание Genes, най-вероятното обяснение е естественият подбор. Възможно е кучетата край електроцентралата постепенно да са се приспособили към необичайните условия, в които живеят. Учените обаче все още не могат да кажат дали именно радиацията е изиграла решаваща роля в този процес.

„С това изследване успяхме да изясним някои от въпросите, останали без отговор след предишната ни работа. Тогава установихме, че макар двете групи кучета да живеят съвсем близо една до друга, генетичните различия между тях са много големи и не се дължат на мутации“, обяснява Меган Дилън от Държавния университет на Северна Каролина в официално съобщение на университета.

Следователно кучетата от Чернобил не са някакви необичайни мутанти, появили се вследствие на радиоактивното облъчване. Това важи дори за сините кучета, забелязани в забранената зона през октомври миналата година. Но ако радиационните мутации не са виновни, какво обяснява генетичните особености на тези животни?

Генетична случайност или естествен подбор?

Изследователите разглеждат две основни възможности. Едната е т.нар. генетичен дрейф, а другата е естественият подбор.

Генетичният дрейф представлява случайна промяна в разпространението на определени генетични варианти в дадена популация. Той може да има особено силно въздействие, когато броят на животните рязко намалее. Учените наричат това явление „ефект на гърлото на бутилката“.

Представете си популация, в която внезапно загива огромна част от животните. Оцеляват само малцина, а техният генетичен състав може да се различава значително от този на първоначалната популация. Не защото непременно са били по-силни или по-добре приспособени, а просто защото са имали късмет.

Кучетата от Чернобил действително са преживели подобен срив в числеността си. Генетичните анализи показват, че популацията край електроцентралата е намаляла рязко преди около 35–40 поколения. Това съвпада с периода на ядрената катастрофа и последвалото избиване на животни от екипите, участвали в ликвидирането на последствията.

Кучетата, които живеят по-близо до Чернобилската атомна електроцентрала, се различават генетично от останалите, но учените все още не са напълно сигурни защо. Снимка: Eamonn Butler/Flickr (CC BY 2.0)

Другото възможно обяснение е естественият подбор. При него определени наследствени характеристики постепенно стават по-разпространени, защото животните, които ги притежават, имат по-голям успех в размножаването и оставят повече потомство.

Естественият подбор може да протича по различни начини. Един от тях е насоченият подбор, при който условията на средата дават предимство на конкретна характеристика. С течение на поколенията тя се среща все по-често, а популацията постепенно се променя.

Какво общо имат Галапагоските острови с Чернобил?

За да разберат кой от двата процеса е оказал по-силно влияние върху кучетата в Чернобил, учените събират данни за целите геноми на над 100 животни от забранената зона.

За подробния анализ те подбират 63 кучета, от които 33 живеят край атомната електроцентрала, а останалите 30 обитават град Чернобил.

Изследователите сравняват също числеността на двете популации в миналото и днес. За да проверят каква роля може да играе изолацията, те включват в анализа и генетични данни от кучета на Галапагоските острови, които също живеят сравнително откъснати от други популации.

Резултатите накланят везните в полза на естествения подбор. Учените откриват по-убедителни доказателства за насочен подбор, отколкото за генетичен дрейф.

Една от причините е, че не установяват съществени разлики в ефективната численост на двете чернобилски популации. Това е генетичен показател, който отразява броя на животните, допринасящи за наследственото разнообразие на следващите поколения.

С други думи, няма убедителни данни, че популацията край електроцентралата е преживяла много по-тежко свиване от тази в града. Затова и подобно събитие трудно би могло само по себе си да обясни големите генетични различия между тях.

Още по-любопитен е друг резултат: кучетата от град Чернобил се оказват генетично по-близки до тези от Галапагоските острови, отколкото до събратята си, живеещи край атомната електроцентрала.

Това подсказва, че географската изолация сама по себе си едва ли е достатъчна, за да обясни необичайния генетичен състав на животните около централата.

Любопитното е, че кучетата, живеещи в град Чернобил, показват по-голямо генетично сходство с тези от Галапагоските острови. Снимка: Michael Kötter/Flickr (CC BY-NC-SA 2.0)

Какво разкриват гените на чернобилските кучета?

„Трудно е да възстановим в подробности еволюционната история на тези животни, тъй като не разполагаме със стари биологични проби от кучетата, нито с достатъчно проби от околната среда, които да ни покажат разнообразието от замърсители. Въпреки това е вероятно кучетата край Чернобилската атомна електроцентрала да са се приспособили през последните приблизително 35 поколения. Възможно е това да е свързано със специфичните условия, в които живеят“, пишат авторите на изследването.

При анализа учените откриват следи от генетичен подбор в повече от 100 участъка от генома на кучетата, които живеят в непосредствена близост до електроцентралата.

Тези участъци са свързани с редица важни процеси в организма, сред които развитието на рак, копирането и възстановяването на ДНК, регулирането на клетъчния цикъл и работата на имунната система.

На пръв поглед откритите генетични особености изглеждат напълно съвместими с онова, което бихме очаквали при животни, приспособявали се в продължение на поколения към среда с повишени нива на радиация.

Но тук има една важна подробност: изследването не доказва, че радиацията е предизвикала тези промени.

Възможно е естественият подбор да е бил повлиян от съвсем други особености на средата около централата. Засега учените не могат да установят със сигурност кои фактори са изиграли най-голяма роля.

Нови способности или наследство от оцелелите?

Има и още една съществена уговорка. Откритите генетични различия не означават непременно, че през последните 35 поколения кучетата са развили някакви нови способности, които им позволяват да оцеляват в необичайната среда.

Според Матю Брийн от Държавния университет на Северна Каролина е възможно животните, оцелели след първоначалното излагане на опасните условия, още тогава да са притежавали определени генетични особености.

Това би означавало, че част от генетичното разнообразие, което учените наблюдават днес, е съществувало още преди катастрофата.

В такъв случай естественият подбор не е довел непременно до появата на нови генетични варианти. Възможно е просто някои от вече съществуващите да са се оказали по-благоприятни за оцеляването и размножаването на животните, които ги носят, и така постепенно да са станали по-разпространени.

Големият въпрос обаче остава без окончателен отговор: какво точно е направило кучетата край Чернобилската атомна електроцентрала толкова различни от техните събратя?

Радиацията несъмнено е една от възможните причини, но учените все още не могат да я посочат като основния фактор. Необходими са допълнителни изследвания, за да се установи какви условия са повлияли върху естествения подбор и доколко те са свързани с радиоактивното замърсяване.

Изследването е публикувано в научното списание Genes под заглавието Evidence of Selective Response in the Free-Breeding Dog Population in Chornobyl.