10.7М
Собаки из Чернобыля эволюционируют удивительным образом, и ученые считают, что им удалось выяснить причину этого явления
Спустя четыре десятилетия после Чернобыльской ядерной катастрофы у собак, живущих вблизи станции, наблюдаются генетические особенности, отличающие их от других популяций собак, даже тех, которые живут всего в нескольких километрах от неё.
Новое исследование предполагает, что эти различия могут быть результатом процесса естественного отбора, обусловленного экстремальными условиями окружающей среды в этом районе.
Исследование, проведенное учеными из Университета штата Северная Каролина и опубликованное в журнале Genes, дает новые подсказки о том, как животные могут адаптироваться к среде, загрязненной радиацией и другими токсичными веществами, на протяжении нескольких поколений.
Исследователи проанализировали две популяции собак, обитающих в зоне отчуждения: одна находится на территории бывшей атомной электростанции, а другая — в городе Чернобыль, расположенном примерно в 16 километрах от нее.
Несмотря на географическую близость, эти две группы демонстрируют необычайные генетические различия. В то время как городские собаки имеют сходства с собаками из России, Польши и других регионов Восточной Европы, собаки, живущие рядом с электростанцией, обладают гораздо более уникальным генетическим профилем.
«Хотя эти две группы географически очень близки, они демонстрируют очень высокую степень генетической дифференциации, и эти различия не обусловлены мутациями», — объяснила Меган Диллон, ведущий автор исследования.
Естественный отбор как возможное объяснение
Чтобы понять происхождение этих различий, команда исследовала два эволюционных механизма: генетический дрейф, который вызывает случайные изменения в небольших изолированных популяциях, и направленный отбор, при котором определенные наследуемые характеристики становятся более распространенными, поскольку они способствуют выживанию.
Ученые сравнили геномы собак из Чернобыля с геномами популяций из Восточной Европы и Галапагосских островов, где географическая изоляция также может влиять на генетическое разнообразие.
Результаты показали, что у животных на исследовательской станции не наблюдалось широкомасштабного снижения генетического разнообразия, которое можно было бы ожидать, если бы генетическая изменчивость была основной причиной их характеристик. Вместо этого были выявлены сигналы, соответствующие направленному отбору, более чем в 100 регионах генома.
Многие из них связаны с фундаментальными биологическими процессами, такими как репарация ДНК, репликация клеток, функционирование иммунной системы и развитие рака.
«При более глубоком изучении этих геномных областей мы обнаружили, что задействованные гены участвуют в биологических процессах, которые могут позволить им преодолеть последствия воздействия токсичных веществ, присутствующих в этой среде», — сказал Диллон.
Выжившие в результате экстремального отбора?
Однако исследователи предупреждают, что эти результаты не доказывают, что радиация напрямую вызвала генетические адаптации.
Мэтью Брин, соавтор исследования и профессор сравнительной генетики рака, выдвигает особенно интересную гипотезу: возможно, собаки, сумевшие пережить первое воздействие, уже обладали генетическими вариантами, которые давали им определенное преимущество.
«Возможно, последствия не зашли так далеко, чтобы изменить геном собак для адаптации. Вполне вероятно, что те, кто пережил первоначальное воздействие, уже обладали генетическим разнообразием и вариантами, которые давали им большую способность к выживанию», — пояснил он.
Если эта гипотеза подтвердится, то потомки выживших унаследуют благоприятные характеристики, которые постепенно становились всё более распространёнными в популяции.
Таким образом, это открытие открывает новые горизонты в изучении эволюции в экстремальных условиях и поднимает захватывающий вопрос: в какой степени жизнь может использовать свое генетическое разнообразие для выживания в местах, преображенных ядерной катастрофой?