Wypadki jądrowe powodują powstawanie zmutowanych robaków i ptaków
nuklearne | 26.04.2018
Biolog Timothy Mousseau spędził lata na zbieraniu zmutowanych robaków, ptaków i myszy w okolicach Czarnobyla i Fukushimy. W wywiadzie dla DW dzieli się on zaskakującymi spostrzeżeniami na temat wpływu awarii nuklearnych na dziką przyrodę.
DW: Profesorze Timothy Mousseau, czy zebrał Pan te zmutowane robaki ogniste ?
Timothy Mousseau: Tak, firebugs są naprawdę otwierające oczy. Mój partner badawczy Anders Moller i ja odwiedziliśmy Czarnobyl 26 kwietnia 2011 roku. Włóczyliśmy się po Prypeci zbierając kwiaty, aby zbadać ich pyłki, kiedy Anders sięgnął do ziemi i wyciągnął tego małego robaka z czerwonymi i czarnymi znakami. Powiedział: „Tim, patrz, to mutant – brakuje mu plamki na oku!”
Od tego momentu zaczęliśmy zbierać te małe robaczki w każdym miejscu, które odwiedziliśmy, od najbardziej skażonych części Czerwonego Lasu po stosunkowo czyste obszary w opuszczonych wioskach. W końcu mieliśmy kilkaset tych małych stworzeń. Było bardzo oczywiste, że zdeformowane wzory występowały znacznie częściej w obszarach o wysokim stopniu skażenia.
To tylko jedna z wielu podobnych anegdot o zdeformowanych stworzeniach z Czarnobyla. Dosłownie w każdym przewróconym kamieniu znajdujemy sygnał o mutagennych właściwościach promieniowania w tym regionie.
Czy istnieje próg promieniowania, poniżej którego nie ma efektu?
Wpływ promieniowania na wskaźniki mutacji, raka i śmiertelności różni się znacznie w zależności od gatunku. Ale statystycznie rzecz biorąc, istnieje prosta zależność od dawki. Mała dawka, mały efekt; duża dawka, duży efekt. Nie wydaje się, aby istniał próg, poniżej którego nie ma efektu.
Co ciekawe, organizmy żyjące w naturze są znacznie bardziej wrażliwe na promieniowanie niż zwierzęta laboratoryjne – porównując myszy hodowane w laboratoriach i myszy żyjące na wolności, wystawione na identyczne poziomy promieniowania jonizującego, śmiertelność wśród dzikich myszy jest osiem lub dziesięć razy większa niż wśród myszy laboratoryjnych. Dzieje się tak dlatego, że zwierzęta laboratoryjne są chronione przed większością czynników stresogennych – takich jak zimno czy głód.
Czytaj dalej: Jaka jest przyszłość testów na zwierzętach?
Czy rośliny i drzewa też są dotknięte?
Tak, zebraliśmy wiele zdeformowanych pyłków. Widzieliśmy też wiele zdeformowanych drzew. Sosny często wykazują nieprawidłowości w formie wzrostu, nawet na normalnych obszarach, gdzie nie ma skażenia radionukleotydami. Czasami jest to plaga owadów, czasami silne mrozy w niewłaściwym czasie – takie anomalie można znaleźć wszędzie.
Ale na skażonych obszarach Ukrainy mamy korelację między częstotliwością występowania anomalii a wydarzeniem w Czarnobylu. To dość mocny dowód. Była też praca pokazująca bardzo podobne zjawisko w Fukushimie. Tamtejsze drzewa są bardzo młode, ale prawdopodobnie za 30 lat również będą poskręcane w sęki!
Jakie są długoterminowe skutki promieniowania na gatunki zwierząt i roślin w skażonych obszarach? Ich genomy zostały zmienione. Czy mutacje będą się utrzymywać?
Na dłuższą metę nie. Chodzi o to, że pewien odsetek mutacji w tle występuje stale u każdego gatunku, nawet na terenach nieskażonych – aczkolwiek w znacznie mniejszym stopniu niż na terenach skażonych przez awarie jądrowe. Tak więc większość wariantów genetycznych została już wypróbowana. Ogromna większość z nich jest albo neutralna, albo nieznacznie szkodliwa. Jeśli jakaś mutacja przyniosłaby jakieś korzyści, już by się pojawiła w populacji.
Więc długoterminowy wpływ awarii jądrowych na bioróżnorodność jest… żaden?
Tak, to prawda. W czasie ewolucji spodziewamy się, że po zniknięciu mutagenu populacje wrócą do normy. Radionukleotydy rozpadają się, gorące miejsca w końcu stygną, mutacje stają się znowu rzadsze, a zdrowe populacje zwierząt i roślin ponownie zasiedlają te miejsca. Tak więc genetyczne status quo ante powraca – z wyjątkiem sytuacji, w których wystąpiły mutacje trwale zwiększające kondycję, ale to zdarza się bardzo rzadko.
Niektóre mutacje mogą utrzymywać się przez jakiś czas, jeśli są adaptacyjne podczas gorącej fazy. Na przykład, istnieje selekcja dla zwierząt, których komórki produkują więcej antyoksydantów, co czyni je bardziej odpornymi na efekty promieniowania jonizującego. Ale ta ochrona wiąże się z kosztami metabolicznymi. Po obniżeniu się poziomu promieniowania warianty te zostaną wyselekcjonowane z populacji.
Gdzie sprawy się komplikują, szkodliwe mutacje są recesywne, czyli takie, które wymagają dwóch kopii do wyrażenia mutacji. Wiele mutacji należy do tej kategorii. Mogą one gromadzić się w populacjach, ponieważ nie są one wyrażone, dopóki dwie kopie nie pojawią się u tego samego osobnika.
Ponieważ populacje mogą być dotknięte takimi mutacjami przez wiele pokoleń, nawet po usunięciu mutagenu, a także, poprzez rozproszenie, w populacjach, które nigdy nie były dotknięte mutagenem.
Czytaj dalej: Fukushima butterflies highlight heavy cost of nuclear disaster
Jak skażenie radioaktywne może współdziałać z innymi problemami, które wpływają na ekosystemy, takimi jak utrata siedlisk czy zmiany klimatyczne?
Z pewnością zmiany klimatyczne są dodatkowym stresorem, który prawdopodobnie będzie współdziałał z promieniowaniem, wpływając na populacje. Wykazaliśmy, że podczas gdy jaskółki w większości miejsc przesunęły swoje terminy lęgowe do przodu w odpowiedzi na ocieplenie klimatu, w rejonie Czarnobyla są one w rzeczywistości opóźnione. Przypuszczamy, że jest to spowodowane stresem wywołanym przez skażenia radioaktywne.
Największe obawy w chwili obecnej związane są z obserwacją gorętszych i bardziej suchych lat na Ukrainie, a co za tym idzie wzrostem liczby i wielkości pożarów lasów. Latem 2015 r. miały miejsce trzy duże pożary, a jeden z nich palił się przez niektóre bardzo skażone obszary.
Przewidzieliśmy, że takie zdarzenia mogą stanowić znaczące zagrożenie zarówno dla populacji ludzkich, jak i dla środowiska poprzez resuspensję i depozycję radionuklidów w ściółce liściowej i biomasie roślin.
Oprócz zagrożenia katastrofalnym dzikim pożarem rozprzestrzeniającym skażenie jądrowe, ptaki i ssaki również się przemieszczają. Czy wchłaniają one pierwiastki promieniotwórcze w pożywieniu i wodzie w skażonych miejscach, przenoszą je gdzie indziej, rozpraszając w ten sposób skażenie na większą skalę?
Czy zwierzęta przenoszą radionuklidy? Tak! Wiele lat temu przeprowadziłem badania, które wykazały, że bardzo znaczące ilości radionuklidów są co roku eksportowane przez ptaki. Jednak wydaje się mało prawdopodobne, aby ilość ta była wystarczająca do wywołania mierzalnych skutków zdrowotnych – chyba, że jesz te ptaki. Wiadomo, że niektórzy ludzie mieszkający poza Czarnobylską Strefą Wykluczenia otrzymują bardzo znaczące dawki promieniowania polując na skażone dziki, które opuszczają strefę.
Jak długo skażone strefy wokół Czarnobyla i Fukushimy będą mutagenne i niebezpieczne?
Czarnobyl był pożarem jądrowym i trwającym przez 10 dni zdarzeniem rozszczepienia, z izotopami strontu, uranu i plutonu rozrzuconymi w krajobrazie. Mają one długie okresy półtrwania, więc wiele obszarów pozostanie niebezpiecznych przez stulecia, a nawet tysiące lat.
Fukushima była w dużej mierze wypadkiem związanym z cezem, a radionukleotydy cezu mają stosunkowo krótki okres półtrwania. Obszar ten w większości ulegnie naturalnej dekontaminacji w ciągu dziesięcioleci, a najwyżej w ciągu kilkuset lat.
Timothy Mousseau jest profesorem nauk biologicznych na Uniwersytecie Południowej Karoliny w Kolumbii, w Południowej Karolinie. Jest jednym z czołowych światowych ekspertów w dziedzinie wpływu skażenia radionukleotydami pochodzącymi z awarii jądrowych na populacje dzikich ptaków, owadów, gryzoni i roślin.
Wywiad: Nils Zimmermann
Ludzie mieszkający w okolicy elektrowni jądrowej w Czarnobylu musieli opuścić swoje domy w wyniku katastrofy z 1986 roku i opadu radioaktywnego z reaktora nr 4. Wokół elektrowni ustanowiono 30-kilometrową (19-milową) strefę zamkniętą. Znacząca radioaktywność jest nadal obecna. I choć uważa się ją za najbardziej skażony ekosystem na ziemi, życie wciąż tam kwitnie.
Przed katastrofą w Tulgovichi, wsi znajdującej się w strefie wykluczenia, mieszkało około 2 000 osób. Dziś mniej niż 10 osób nazywa to miejsce domem. Jak zmienia się więc krajobraz, gdy nagle zostaje opuszczony przez ludzi?
Różne zwierzęta, takie jak te żubry, były widziane na miejscu – ale trudno odpowiedzieć na pytanie, czy bioróżnorodność naprawdę kwitnie na tym obszarze. Naukowcy wysuwają różne twierdzenia. Niektórzy twierdzą, że intensywne promieniowanie doprowadziło do spadku liczebności niektórych gatunków pająków i owadów – zwłaszcza na bardziej skażonym obszarze, w promieniu 10 kilometrów wokół elektrowni jądrowej.
Na terenie tym zaobserwowano również łosie, a także dzikie wilki, orły i konie. Niektórzy naukowcy zakwestionowali badania wskazujące na mniejszą liczbę dzikich zwierząt, twierdząc, że ich wizyty na tym obszarze pokazują, że liczba zwierząt jest tam co najmniej równa liczbie zwierząt w podobnych siedliskach poza strefą – niezależnie od poziomu promieniowania. Do tej pory nie przeprowadzono ilościowych badań porównawczych oceniających dziką przyrodę.
Jako że wiadomo, iż promieniowanie radioaktywne uszkadza DNA, które koduje informacje genetyczne, nie jest zaskoczeniem, że u zwierząt na tym obszarze stwierdzono większą częstotliwość występowania guzów i anomalii fizycznych – takich jak ptaki ze zdeformowanymi dziobami. Niektóre gatunki ptaków przystosowały się do promieniowania radioaktywnego, wytwarzając większe ilości przeciwutleniaczy, które wydają się chronić przed uszkodzeniami genetycznymi.
Badacze sprawdzili również, czy promieniowanie ma wpływ na zachowanie zwierząt. Timothy Mousseau z University of South Carolina uchwycił na kamerze pająki z Czarnobyla, aby przeanalizować, czy radioaktywność może wpływać na nie w podobny sposób.
Radioaktywność może mieć również mniej widoczny wpływ na istoty żywe wewnątrz strefy wykluczenia. Aby je odkryć, badacze musieli zacząć kopać. Kiedy ocenili obfitość zwierząt związanych z glebą, znaleźli dżdżownice, diplopody i roztocza oribatid, aby wskazać najwcześniejszy etap odbudowy ekosystemu po opadzie radioaktywnym.
Jakkolwiek cynicznie to zabrzmi, katastrofa nuklearna w japońskiej Fukushimie otwiera kolejne „laboratorium” dla naukowców, aby zbadać, jak różnorodność biologiczna reaguje na radioaktywność. Japońscy badacze, na przykład, już udowodnili, że mutacje w genomie motyla bladoniebieskiego doprowadziły do deformacji skrzydeł lub ciała.