Chernobyl Black Frogs avslører Evolution in Action

Det største utslippet av radioaktivt materiale til miljøet i menneskets historie skjedde i 1986, med en ulykke 26. april ved reaktor fire i Tsjernobyl-atomkraftverket. Alvorlige innvirkninger på miljøet og den menneskelige befolkningen skyldes akutt eksponering for høye doser stråling. Men mer enn tre tiår etter ulykken er Tsjernobyl blitt et av de største naturreservatene i Europa. I dag, a mangfoldig utvalg av truede arter finner tilflukt derinkludert bjørn, ulv og gauper.

Tsjernobyl-katastrofen er en av bare to atomenergiulykker som er rangert til syv – maksimal alvorlighetsgrad – på International Nuclear Event Scale, den andre er Fukushima-atomkatastrofen i Japan i 2011.

Stråling kan skade arvestoffet til levende organismer og generere uønskede mutasjoner. Et av de mest interessante forskningsemnene i Tsjernobyl prøver imidlertid å oppdage om noen arter faktisk tilpasser seg til å leve med stråling. Som med andre forurensninger kan stråling være en veldig sterk selektiv faktor, som favoriserer organismer med mekanismer som øker deres overlevelse i områder forurenset med radioaktive stoffer.

Ironisk nok skjedde Tsjernobyl-ulykken under en sikkerhetstest. Den resulterende nedsmeltingen og eksplosjonene sprakk reaktorkjernen og ødela reaktorbygningen. Dette ble umiddelbart fulgt av en friluftsreaktorkjernebrann som varte til 4. mai 1986.

Melaninbeskyttelse mot stråling

Arbeidet vårt i Tsjernobyl begynte i 2016. Det året, nær den skadede atomreaktoren, oppdaget vi flere østlige trefrosker (Hyla i øst) med en uvanlig svart fargetone. Arten har normalt en lys grønn ryggfarge, selv om sporadiske mørkere individer kan bli funnet.

Melanin er ansvarlig for den mørke fargen til mange organismer. Det som er mindre kjent er at denne klassen av pigmenter også kan redusere de negative effektene av ultrafiolett stråling. Og dens beskyttende rolle kan også strekke seg til ioniserende stråling har blitt vist med sopp. Melanin absorberer og sprer deler av strålingsenergien. I tillegg kan den rense og nøytralisere ioniserte molekyler inne i cellen, som f.eks reaktive oksygenarter. Disse handlingene gjør det mindre sannsynlig at individer som blir utsatt for stråling vil fortsette å lide celleskade og øke sjansene for å overleve.

Fargen på Tsjernobyl-frosker

Etter å ha oppdaget de første svarte froskene i 2016, bestemte vi oss for å studere rollen til melaninfarging i dyrelivet i Tsjernobyl. Mellom 2017 og 2019 undersøkte vi i detalj fargen på østlige trefrosker i forskjellige områder i Nord-Ukraina.

I løpet av disse tre årene analyserte vi rygghudfargen til mer enn 200 hannfrosker fanget i 12 forskjellige avlsdammer. Disse lokalitetene var fordelt langs en bred gradient av radioaktiv forurensning. De inkluderte noen av de mest radioaktive områdene på planeten, men også fire steder utenfor Tsjernobyl-eksklusjonssonen og med bakgrunnsstrålingsnivåer brukt som kontroller.

Vårt arbeid avslører at Tsjernobyl-frosker har en mye mørkere farge enn frosker fanget i kontrollområder utenfor sonen. Som vi fant ut i 2016, er noen beksvarte. Denne fargen er ikke relatert til nivåene av stråling som frosker opplever i dag og som vi kan måle hos alle individer. Den mørke fargen er typisk for frosker fra eller i nærheten av de mest forurensede områdene på ulykkestidspunktet.

Evolusjonære svar i Tsjernobyl

Resultatene av vår studie tyder på at Tsjernobyl-frosker kunne ha gjennomgått en prosess med rask utvikling som respons på stråling. I dette scenariet ville froskene med mørkere farge på ulykkestidspunktet, som normalt representerer en minoritet i deres populasjoner, blitt favorisert av den beskyttende virkningen av melanin.

De mørke froskene ville ha overlevd strålingen bedre og reprodusert seg mer vellykket. Mer enn ti generasjoner med frosker har gått siden ulykken, og en klassisk, men veldig rask, naturlig utvalgsprosess kan forklare hvorfor disse mørke froskene nå er den dominerende typen for arten innenfor Tsjernobyl-eksklusjonssonen.

Studiet av de svarte froskene i Tsjernobyl utgjør et første skritt for å bedre forstå den beskyttende rollen til melanin i miljøer som er påvirket av radioaktiv forurensning. I tillegg åpner det dørene for lovende bruksområder på så forskjellige felt som håndtering av atomavfall og romutforskning.

Vi håper den nåværende krigen i Ukraina vil ende snart og at det internasjonale vitenskapelige miljøet vil være i stand til å vende tilbake for å studere, sammen med våre ukrainske kolleger, de fascinerende evolusjonære og forvirrende prosessene i Tsjernobyl-økosystemene.

Skrevet av:

• Germán Orizaola – Ramón y Cajal-forsker, University of Oviedo
• Pablo Burraco – Postdoktor Juan de la Cierva Incorporation, Doñana Biological Station (EBD-CSIC)

Denne artikkelen ble først publisert i Samtalen.