Incidenti nucleari fanno insetti e uccelli mutanti
nucleare | 26.04.2018
Il biologo Timothy Mousseau ha passato anni a raccogliere insetti mutanti, uccelli e topi intorno a Chernobyl e Fukushima. In un’intervista a DW, condivide alcune intuizioni sorprendenti sugli effetti degli incidenti nucleari sulla fauna selvatica.
DW: Professor Timothy Mousseau, ha raccolto questi insetti mutanti?
Timothy Mousseau: Sì, gli insetti di fuoco sono davvero una scoperta. Io e il mio compagno di ricerca Anders Moller eravamo in visita a Chernobyl il 26 aprile 2011. Stavamo vagando per Pripyat raccogliendo fiori, per studiarne il polline, quando Anders si è chinato a terra e ha tirato fuori questo piccolo insetto con segni rossi e neri. Disse: “Tim, guarda, è un mutante – gli manca un occhio!”
Da allora in poi abbiamo iniziato a raccogliere questi piccoli insetti in ogni luogo che abbiamo visitato, dalle parti più contaminate della Foresta Rossa alle aree relativamente pulite dei villaggi abbandonati. Alla fine avevamo diverse centinaia di queste piccole creature. Era molto evidente che i modelli deformi erano molto più diffusi nelle aree ad alta contaminazione.
Questo è solo uno dei tanti aneddoti simili sulle creature deformi di Chernobyl. Letteralmente ogni roccia che giriamo, troviamo un segnale delle proprietà mutagene delle radiazioni nella regione.
C’è una soglia di radiazioni al di sotto della quale non c’è effetto?
L’impatto delle radiazioni sui tassi di mutazione, cancro e mortalità varia molto a seconda delle specie. Ma statisticamente, c’è una semplice relazione con la dose. Piccola dose, piccolo effetto; grande dose, grande effetto. Non sembra esserci una soglia al di sotto della quale non c’è effetto.
È interessante notare che gli organismi che vivono in natura sono molto più sensibili alle radiazioni rispetto agli animali da laboratorio – confrontando topi allevati in laboratorio e topi in natura, esposti a livelli identici di radiazioni ionizzanti, il tasso di mortalità dei topi selvatici è otto o 10 volte quello dei topi da laboratorio. Questo perché gli animali da laboratorio sono protetti dalla maggior parte dei fattori di stress – come il freddo o la fame.
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Anche le piante e gli alberi sono colpiti?
Sì, abbiamo raccolto molto polline deformato. Abbiamo anche visto molti alberi deformati. I pini mostrano spesso anomalie nella crescita, anche in aree normali senza contaminazione da radionucleotidi. A volte è un’infestazione di insetti, a volte un forte gelo nel momento sbagliato – si possono trovare tali anomalie ovunque.
Ma nelle aree contaminate dell’Ucraina, abbiamo una correlazione tra la frequenza delle anomalie e l’evento Chernobyl. È una prova piuttosto forte. C’era un documento che mostrava un fenomeno molto simile a Fukushima. Gli alberi lì sono molto giovani, ma probabilmente saranno anche attorcigliati in nodi tra 30 anni!
Quali sono gli effetti a lungo termine delle radiazioni sulle specie animali o vegetali nelle aree contaminate? I loro genomi sono stati alterati. Persisteranno i mutanti?
Beh, a lungo termine, no. Il fatto è che un certo tasso di fondo di mutazioni avviene costantemente in ogni specie, anche in aree non contaminate – anche se ad un tasso molto più basso che in aree contaminate da incidenti nucleari. Quindi la maggior parte delle varianti genetiche sono già state provate. La grande maggioranza è neutra o leggermente deleteria. Se una mutazione avesse qualche beneficio da offrire, sarebbe già presente nella popolazione.
Quindi l’effetto a lungo termine degli incidenti nucleari sulla biodiversità è… nessuno?
Sì, è così. Nel corso del tempo evolutivo, ci aspettiamo che le popolazioni tornino alla normalità dopo la scomparsa del mutageno. I radionucleotidi decadono, i siti caldi alla fine si raffreddano, le mutazioni diventano di nuovo meno frequenti e le popolazioni animali e vegetali sane ricolonizzano i siti. Così ritorna lo status quo ante genetico – tranne se si sono verificate mutazioni che aumentano permanentemente la fitness, ma questo è molto raro.
Alcune mutazioni potrebbero persistere per un po’ se sono adattative durante la fase calda. Per esempio, c’è una selezione per gli animali le cui cellule producono un maggior carico di antiossidanti, che li rende più resistenti agli effetti delle radiazioni ionizzanti. Ma questa protezione ha un costo metabolico. Dopo che i livelli di radiazioni si abbassano, queste varianti saranno nuovamente selezionate fuori dalla popolazione.
Qui le cose si complicano quando le mutazioni dannose sono recessive, cioè quando ci vogliono due copie per l’espressione della mutazione. Molte mutazioni rientrano in questa categoria. Possono accumularsi nelle popolazioni perché non sono espresse fino a quando due copie entrano nello stesso individuo.
A causa di questo, le popolazioni possono essere colpite da tali mutazioni per molte generazioni anche dopo che il mutageno è stato rimosso, e anche, attraverso la dispersione, in popolazioni che non sono mai state colpite dal mutageno.
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Come può la contaminazione radioattiva interagire con altri problemi che colpiscono gli ecosistemi, come la perdita di habitat o il cambiamento climatico?
Certamente il cambiamento climatico è un ulteriore fattore di stress che può interagire con le radiazioni per influenzare le popolazioni. Abbiamo dimostrato che mentre le rondini nella maggior parte dei luoghi hanno spostato le loro date di riproduzione in avanti in risposta al riscaldamento, nell’area di Chernobyl sono effettivamente in ritardo. Ipotizziamo che ciò sia dovuto allo stress dei contaminanti radioattivi.
La paura più grande al momento è legata all’osservazione di estati più calde e secche in Ucraina, e il conseguente aumento del numero e delle dimensioni degli incendi boschivi. Nell’estate 2015 ci sono stati tre grandi incendi, e uno di questi ha bruciato attraverso alcune aree molto contaminate.
Abbiamo previsto che tali eventi potrebbero rappresentare una minaccia significativa sia per le popolazioni umane che per l’ambiente attraverso la risospensione e la deposizione di radionuclidi nella lettiera di foglie e nella biomassa vegetale.
Oltre alla minaccia di incendi catastrofici che diffondono la contaminazione nucleare, anche gli uccelli e i mammiferi si spostano. Assorbono elementi radioattivi nel loro cibo e nella loro acqua nei siti contaminati, li trasportano altrove, disperdendo così la contaminazione più ampiamente? Sì! Ho fatto uno studio anni fa che ha dimostrato che quantità molto significative di radionuclidi sono esportate ogni anno dagli uccelli. Ma sembra improbabile che la quantità sia sufficiente a causare effetti misurabili sulla salute – a meno che non si mangino gli uccelli. Si sa che alcune persone che vivono fuori dalla zona di esclusione di Chernobyl ricevono dosi molto significative dalla caccia ai cinghiali contaminati che lasciano la zona.
Per quanto tempo le zone contaminate intorno a Chernobyl e Fukushima saranno mutagene e pericolose?
Chernobyl è stato un incendio nucleare e un evento di fissione in corso per 10 giorni, con isotopi di stronzio, uranio e plutonio disseminati nel paesaggio. Hanno lunghe emivite, quindi molte aree rimarranno pericolose per secoli, anche migliaia di anni.
Fukushima è stato in gran parte un evento di cesio, e i radionucleotidi di cesio hanno un’emivita relativamente breve. L’area si decontaminerà per lo più naturalmente entro decenni, al massimo entro un paio di centinaia di anni.
Timothy Mousseau è professore di scienze biologiche all’Università della Carolina del Sud a Columbia, Carolina del Sud. È uno dei maggiori esperti mondiali sugli effetti della contaminazione da radionucleotidi dovuta a incidenti nucleari sulle popolazioni di uccelli selvatici, insetti, roditori e piante.
Intervista: Nils Zimmermann
Gli abitanti della zona intorno alla centrale nucleare di Chernobyl hanno dovuto lasciare le loro case a causa del disastro del 1986 e della ricaduta radioattiva del reattore 4. Una zona di esclusione di 30 chilometri (19 miglia) è stata stabilita intorno alla centrale. Una significativa radioattività è ancora presente. E sebbene sia considerato l’ecosistema più contaminato della terra, la vita vi prospera ancora.
Prima del disastro, circa 2.000 persone vivevano a Tulgovichi, un villaggio nella zona di esclusione. Oggi, meno di 10 persone chiamano questo posto casa. Quindi, come cambia un paesaggio se viene improvvisamente abbandonato dall’uomo?
Diversi animali come questi bisonti sono stati visti sul sito – ma è difficile rispondere alla domanda se la biodiversità sia veramente fiorente nella zona. Gli scienziati fanno varie affermazioni. Alcuni sostengono che le radiazioni ad alta intensità hanno portato a un declino nel numero di alcune specie di ragni e insetti – specialmente nell’area più contaminata, nel raggio di 10 chilometri intorno alla centrale nucleare.
Anche le alci sono state osservate nel sito, così come i lupi selvatici, le aquile e i cavalli. Alcuni scienziati hanno messo in discussione gli studi che indicano meno fauna selvatica, dicendo che le loro visite alla zona mostrano un numero di animali almeno pari a quelli in habitat simili al di fuori della zona – indipendentemente dai livelli di radiazione. Fino ad oggi, non c’è stato alcuno studio comparativo quantitativo che valuti la fauna selvatica.
Poiché la radioattività è nota per danneggiare il DNA, che codifica le informazioni genetiche, non sorprende che gli animali della zona siano stati trovati con una maggiore frequenza di tumori e anomalie fisiche – come gli uccelli con il becco deformato. Detto questo, si dice che alcune specie di uccelli si siano adattate alla radioattività producendo livelli più alti di antiossidanti che sembrano proteggere dai danni genetici.
I ricercatori hanno anche studiato se le radiazioni hanno un impatto sul comportamento degli animali. Timothy Mousseau, dell’Università della Carolina del Sud, ha ripreso le ragnatele dei ragni di Chernobyl con una videocamera per analizzare se la radioattività possa avere effetti simili.
La radioattività può anche avere impatti meno visibili sugli esseri viventi all’interno della zona di esclusione. Per scoprirli, i ricercatori hanno dovuto iniziare a scavare. Quando hanno valutato l’abbondanza di animali legati al suolo, hanno trovato lombrichi, diplopodi e acari oribatidi che indicano la prima fase di recupero dell’ecosistema dopo la ricaduta radioattiva.
Anche se potrebbe sembrare cinico, il disastro nucleare di Fukushima in Giappone apre un altro “laboratorio” per gli scienziati per studiare come la biodiversità reagisce alla radioattività. I ricercatori giapponesi, per esempio, hanno già dimostrato che le mutazioni nel genoma della farfalla blu pallido hanno portato ad ali o corpi deformi.