אסון צ'ורנוביל ב-1986 יצר סביבה רדיואקטיבית מאוד, אך מחקר עדכני של מדעני NYU מגלה שנמטודות באזור אינן מראות נזק גנומי מקרינה כרונית, דבר המעיד על חוסנן המדהים. בעוד שחלק מבעלי החיים באזור ההדרה של צ'ורנוביל מפגינים הבדלים פיזיים וגנטיים, מחקר זה מדגיש את המורכבות של הבנת השפעות הקרינה על חיות הבר המקומיות ומעלה שאלות לגבי עמידות טבעית לקרינה מייננת.
מחקר של בעלי חיים עמידים לנזקי DNA יכול להציע תובנות לגבי גורמי פגיעות אנושיים.
האירוע הקטסטרופלי בתחנת הכוח הגרעינית צ'ורנוביל ב-1986, הידוע גם בשם צ'רנוביל, הפך את הסביבה לסביבה המוקרנת ביותר בעולם. בזמן שתושבי האדם הוסרו, מערך מגוון של חי וצומח הצליח לשגשג באזור, וסובל את רמות הקרינה המשמעותיות שנותרו כמעט ארבעים שנה.
מחקר חדש בראשות חוקרים מאוניברסיטת ניו יורק מגלה שחשיפה לקרינה כרונית מצ'ורנוביל לא פגעה בגנום של תולעים מיקרוסקופיות שחיות שם כיום – מה שלא אומר שהאזור בטוח, מזהירים המדענים, אך מציע שתולעים אלו הם עמידים במיוחד.
בשנים האחרונות, חוקרים מצאו שבעלי חיים מסוימים החיים באזור ההדרה של צ'ורנוביל – האזור בצפון אוקראינה ברדיוס של 18.6 מייל מתחנת הכוח – שונים פיזית וגנטית ממקבילותיהם במקומות אחרים, מה שמעלה שאלות לגבי ההשפעה של מחלות כרוניות. קרינה על DNA.
החוקרים עטפו כל דגימה של אדמה או חומר אורגני אחר ברקמה והטבלו את המשפך מתחת למים. במשך תקופה של ~ 12 שעות, הנמטודות נודדות דרך הרקמה ולתחתית המשפך. קרדיט: סופיה טינטורי
"צ'ורנוביל הייתה טרגדיה בקנה מידה בלתי מובן, אבל עדיין אין לנו הבנה מצוינת של השפעות האסון על האוכלוסיות המקומיות", אמרה סופיה טינטורי, פוסט-דוקטורט במחלקה לביולוגיה ב-NYU והמחברת הראשונה של הספר מחקר, שפורסם ב- הליכים של האקדמיה הלאומית למדעים (PNAS). "האם השינוי הסביבתי הפתאומי בחר עבור מִיןאו אפילו פרטים בתוך מין, שהם באופן טבעי עמידים יותר לקרינה מייננת?"
כדי לחפור בזה, פנו טינטורי ועמיתיה לנמטודות, תולעים זעירות בעלות גנום פשוט ורבייה מהירה, מה שהופך אותן לשימושיות במיוחד להבנת תופעות ביולוגיות בסיסיות.
"התולעים האלה חיות בכל מקום, והן חיות במהירות, אז הן עוברות עשרות דורות של אבולוציה בזמן שחולייתן טיפוסי עדיין נועל את נעליו", אמר מתיו רוקמן, פרופסור לביולוגיה ב-NYU ומחבר בכיר של המחקר.
"ראיתי צילומים של אזור ההדרה והופתעתי מכמה שהוא נראה שופע ומגודל – מעולם לא חשבתי שזה שוקק חיים", הוסיף טינטורי. "אם אני רוצה למצוא תולעים סובלניות במיוחד לחשיפה לקרינה, זה נוף שאולי כבר בחר לזה."
חוקרת NYU סופיה טינטורי מודדת את הקרינה באזור ההרחקה של צ'ורנוביל, שם החוקרים אספו תולעים מחומרים אורגניים כולל פירות נרקבים. קרדיט: מתיו רוקמן
התולעים של צ'ורנוביל
בשיתוף פעולה עם מדענים מאוקראינה ועמיתים בארה"ב – כולל הביולוג טימותי מוסו מאוניברסיטת דרום קרוליינה, שחוקר את השפעות הקרינה מאסונות צ'ורנוביל ופוקושימה – ביקרו טינטורי ורוקמן באזור ההדרה של צ'ורנוביל ב-2019 כדי לראות אם יש קרינה כרונית. הייתה השפעה ניתנת לזיהוי על התולעים של האזור.
עם מוני גייגר ביד למדידת רמות קרינה מקומיות וציוד מגן אישי כדי להגן מפני אבק רדיואקטיבי, הם אספו תולעים מדגימות של אדמה, פירות נרקבים וחומרים אורגניים אחרים. תולעים נאספו ממקומות ברחבי האזור עם כמויות שונות של קרינה, החל מרמות נמוכות בדומה לעיר ניו יורק (רדיואקטיבית זניחה) ועד לאתרים בעלי קרינה גבוהה בשוויון לחלל החיצון (מסוכנים לבני אדם, אך לא ברור אם זה יהיה. מסוכן לתולעים).
חוקרת NYU סופיה טינטורי באזור ההרחקה של צ'ורנוביל לובשת ציוד מגן אישי כדי להגן מפני אבק ופסולת רדיואקטיביים. קרדיט: מתיו רוקמן
לאחר איסוף דגימות בשטח, הצוות הביא אותם למעבדת השדה של מוסו בבית מגורים לשעבר בצ'ורנוביל, שם הפרידו מאות נמטודות מהאדמה או מהפרי. משם הם פנו למלון בקייב, שבו, באמצעות מיקרוסקופים למסע, הם בודדו והקימו תרבויות מכל תולעת.
בחזרה במעבדה ב-NYU, המשיכו החוקרים לחקור את התולעים – שחלקן כלל הקפאתן.
"אנחנו יכולים לשמר תולעים, ואז להפשיר אותן למחקר מאוחר יותר. זה אומר שאנחנו יכולים לעצור את האבולוציה מלהתרחש במעבדה, משהו בלתי אפשרי עם רוב דגמי החיות האחרים, ובעל ערך רב כשאנחנו רוצים להשוות בין בעלי חיים שחוו היסטוריות אבולוציוניות שונות", אמר רוקמן.
הם מיקדו את הניתוחים שלהם ב-15 תולעים ממין נמטודות בשם Oscheius tipulae, אשר שימש במחקרים גנטיים ואבולוציוניים. הם רצפו את הגנום של ה-15 O. tipulae תולעים מצ'ורנוביל והשוו אותם עם הגנום של חמישה O. tipulae ממקומות אחרים בעולם.
תולעים שנאספו באזור ההדרה של צ'רנוביל, כפי שניתן לראות תחת מיקרוסקופ. קרדיט: סופיה טינטורי
DNA שונה – אבל לא בגלל קרינה
החוקרים הופתעו לגלות שבאמצעות מספר ניתוחים שונים, הם לא הצליחו לזהות חתימה של נזקי קרינה בגנום של התולעים מצ'רנוביל.
"זה לא אומר שצ'רנוביל בטוחה – זה יותר סביר אומר שנמטודות הן חיות גמישות באמת ויכולות לעמוד בתנאים קיצוניים", ציין טינטורי. "אנחנו גם לא יודעים כמה זמן כל אחת מהתולעים שאספנו הייתה באזור, אז אנחנו לא יכולים להיות בטוחים בדיוק מה רמת החשיפה שקיבלו כל תולעת ואבות אבותיה במהלך ארבעת העשורים האחרונים".
מתיו רוקמן, פרופסור לביולוגיה של NYU, מסתכל על נמטודות תחת מיקרוסקופ במעבדה מאולתרת במלון בקייב. קרדיט: סופיה טינטורי
כשהם תוהים האם היעדר חתימה גנטית נובע מכך שהתולעים החיות בצ'רנוביל יעילות בצורה יוצאת דופן בהגנה או בתיקון ה-DNA שלהן, החוקרים תכננו מערכת להשוות כמה מהר אוכלוסיות של תולעים גדלות והשתמשו בה כדי למדוד את מידת הרגישות של הצאצאים של כל אחד מהתולעים. 20 תולעים שונות גנטית היו לסוגים שונים של נזק ל-DNA.
בעוד ששושלות התולעים היו שונות זו מזו במידת יכולתן לסבול נזקי DNA, ההבדלים הללו לא תאמו את רמות הקרינה בכל אתר איסוף. הממצאים שלהם מצביעים על כך שתולעים מצ'רנוביל אינן בהכרח סובלניות יותר לקרינה והנוף הרדיואקטיבי לא אילץ אותן להתפתח.
מה התולעים יכולות ללמד אותנו על הביולוגיה שלנו
התוצאות נותנות לחוקרים רמזים כיצד תיקון DNA יכול להשתנות מאדם לפרט – ולמרות הפשטות הגנטית של O. tipulaeיכול להוביל להבנה טובה יותר של השונות הטבעית בבני אדם.
"עכשיו כשאנחנו יודעים מאיזה זנים O. tipulae רגישים יותר או סובלניים יותר לנזקי DNA, אנו יכולים להשתמש בזנים אלה כדי לחקור מדוע אנשים שונים נוטים יותר מאחרים לסבול מהשפעות של חומרים מסרטנים", אמר טינטורי.
כיצד אנשים שונים במין מגיבים לנזק ב-DNA הוא בראש מעייניהם של חוקרי סרטן המבקשים להבין מדוע יש בני אדם עם נטייה גנטית לסרטן מפתחים את המחלה, בעוד שאחרים לא.
"לחשוב על האופן שבו אנשים מגיבים אחרת לגורמים מזיקים ל-DNA בסביבה זה משהו שיעזור לנו לקבל ראייה ברורה של גורמי הסיכון שלנו", הוסיף טינטורי.
מחברי מחקר נוספים כוללים את Derin Çağlar ופטריק אורטיז מ-NYU, טימותי מוסו מאוניברסיטת דרום קרוליינה ואיהור צ'יז'בסקי מהמפעל המיוחד של המדינה "Ecocentre" באוקראינה. המחקר מומן על ידי ה המכונים הלאומיים לבריאות (ES031364, ES029930, GM141906, P40 OD010440), הקרן לחקר הסרטן דיימון רוניון (DRG-2371-19), סמואל פרימן לצדקה וקרן זגר.
