Последствия Чернобыльской катастрофы свидетельствует о непредсказуемости эволюции

6 апреля 1986 года самая страшная радиационная катастрофа в истории потрясла то, что сегодня является северной частью Украины. В результате конструктивных недочетов и человеческих ошибок произошел катастрофический по своим последствиям взрыв в активной зоне ядерного реактора. 

Радиоактивное загрязнение в виде потоков пара и дыма из поврежденного реактора примерно в 400 раз превосходило по своему объему атомную бомбардировку Хиросимы. Спустя три месяца после катастрофы 30 сотрудников и пожарных атомной электростанции погибли в результате сильного радиоактивного заражения. Более 100 тысяч жителей были эвакуированы: они были вынуждены бросить свои дома, квартиры, машины, фотографии и игрушки, пораженные радиоактивными осадками.

Люди постепенно возвращаются на территорию вокруг Чернобыльской атомной электростанции. Правительственная команда, достаточно многочисленная для соблюдения правил работы в области заражения, осуществляет контроль за состоянием реактора и за уровнем радиации в этой зоне. Смелые туристы все чаще отваживаются посетить близлежащий город Припять: они осматривают брошенные здания и пытаются представить себе жизнь на Украине в советский период. Но любопытство проявляют не только туристы.

Зараженная почва Чернобыльской зоны отчуждения, ничейной территории, сравнимой по своим размерам и Национальным парком Йосемити (Yosemite National Park), созрела для проведения там научных исследований. Разрушение реактора создало условия для проведения крупнейшего природного эксперимента на планете в области ядерной безопасности. Наблюдая за происходящими изменениями — снижение радиоактивного уровня, сокращение количества населения, раковые заболевания среди выживших, медленное разрушение оставленных городов и деревень в этом районе, — мы можем многое узнать о том, как дикая природа справляется с низким уровнем радиоактивного заражения, а также с другими долгосрочными факторами воздействия после инцидентов на атомных электростанциях.

Кузнечики и «кометы»

В ходе нового исследования, проведенного под руководством эколога Андреа Бонисоли-Алквати (Andrea Bonisoli-Alquati) из Университета Северной Каролины, использовался обычный эксперимент общего сада (common garden experiment) для того, чтобы сделать шаг вперед в этом деле, а также меньшее количество болотных кузнечиков (Chorthippus albomarginatus), пойманных в Чернобыльской эксклюзивной зоне и доставленных в лабораторию. Контролируемая ситуация в лаборатории позволила членам команды исследовать воздействие родительского радиационного заражения, не беспокоясь при этом о непосредственном воздействии радиации на потомство.

Для этого они разводили кузнечиков и наблюдали за развитием их потомства. Поскольку радиация разрушает ДНК, разбивает ее на части, то исследователи также измеряли целостность гемолимфы (крови насекомых) с помощью новой техники, получившей название кометный анализ (comet assay). Они помещали полученные пробы ДНК на стеклянную поверхность и подвергали их воздействию электрического тока. Поскольку ДНК имеет отрицательный заряд, ее элементы начинали двигаться к положительному концу. А в случае с поврежденной ДНК более мелкие, разрушенные части продвигались дальше, чем более тяжелые, сохранившиеся спирали. Ученые используют размер этой части — хвоста кометы — для определения количества поврежденного ДНК в образце.

На основании радиационного облучения кузнечиков-родителей нельзя было предположить, каким будет поражение ДНК у их потомства. Те кузнечики, родители которых получили большие дозы излучения — 50,05 микрозильбертов в час или эквивалент трех рентгенографий грудной клетки — получали такой же разрушение ДНК, как и те кузнечики, родители которых имели невысокий уровень заражения — 0,02 микрозильбертов в час (это меньше, чем количество радиации, испускаемое бананом).

Возможно, им помогли сильно заряженные защитные механизмы, ограничивающие воздействие радиации. Так, например, кузнечики из сильно зараженной местности могут получить меньший уровень разрушения ДНК, поскольку у них больше антиоксидантов; или потому, что у них больше эффективных протеинов, способных восстановить разрушенные нити ДНК.

Подобного рода защитные механизмы могут дать ответ на вопрос о том, почему потомство кузнечиков из более зараженной местности лучше выживает, и связано это с тем, что более сильное поражение ДНК ослабляет функции клетки и ее здоровье.

Случай с кузнечиками является небольшой иллюстрацией того, как мать-природа находит способ отойти от края пропасти, провести необходимые изменения и ликвидировать ущерб, нанесенный человеком. После катастрофы, произошедшей весной 1986 года, оставшаяся часть года была сложной для растений и животных в этой зоне. Многие из них с тех пор уже смогли восстановиться, и на 2015 год количество млекопитающих в Чернобыльской зоне было сопоставимо с их количеством в соседних районах, не пострадавших от радиации.

Подобная устойчивость является просто замечательной, с учетом того, что большая часть зараженной территории не будет безопасна для проживания человека в течение 20 тысяч лет. Количество людей в Чернобыльской зоне отчуждения составляет 200 (это пожилые самоселы), и им в конечном итоге разрешили там остаться, поэтому леса вокруг Чернобыля в настоящее время де-факто являются заповедником дикой природы. Другими словами, люди, судя по всему, представляют для животных большую опасность, чем радиоактивные осадки.

Грибы аурикулярии, волки и рыси

Годы исследовательской работы показывают, что эта исключительная зона далека от того, чтобы быть пустырем, как это часто нам пытаются представить в апокалиптических картинах ядерной зимы после третьей мировой войны. Проведенные недавно подсчеты, основанные на наблюдении с вертолетов и изучении следов животных, показали, что волков в Чернобыльской особой зоне в семь раз больше, чем в соседних регионах. Установленные ловушки с видео- и фотокамерами позволяют говорить о том, что такие редкие виды, как неуловимая евразийская рысь (последний раз ее видели в этом месте больше века назад) стали появляться в этой особой зоне.

В период беспокойных 1990-х годов, когда бедность на селе увеличилась, а охраной дикой природы никто не занимался, многие четвероногие попали в зону риска, и Чернобыльская зона оказалась одним из немногих мест в бывшем СССР, где не было резкого сокращения популяции лосей и диких кабанов. Некоторые виды животных даже научились использовать преимущества той уникальной ситуации, в которой они оказались: грибы аурикулярии (black fungus) были замечены в активной зоне реактора. Когда любопытные ученые принесли эти грибы в лабораторию и подвергли воздействию радиационного излучения, оказалось, что они в таких условиях растут быстрее, и создавалось впечатление, что грибы адаптировались к ионизированной радиации, которую излучает реактор для вырабатывания энергии.

Это не означает, что дикая природа избежала губительного воздействия Чернобыльской катастрофы. Некоторые исследователи вообще сомневаются в том, что произошло увеличение популяции животных в зоне отчуждения. Многих беспозвоночных животных, включая бабочек и пауков, редко можно увидеть в наиболее зараженных участках. В отличие от бродящих волков и оленей, беспозвоночные живут и питаются на весьма ограниченном пространстве, и поэтому они вынуждены находиться в сильно зараженных местах.

У находящихся там ласточек были обнаружен более мелкий мозг, а также деформации клювов. Причиной такого рода мутаций принято считать радиоактивное заражение, тогда как другие специалисты считают, что причиной этого на самом деле может быть сокращение человеческой активности (ласточки, как и голуби, хорошо сосуществуют с человеком). Поскольку повышение уровня радиации произошло в тот же момент, когда люди покинули Чернобыльскую зону, то трудно сказать, какой именно фактор — отсутствие человека или продолжительное воздействие радиации — стал причиной этих изменений.

Подобного рода смешанные эффекты часто отмечаются в проводимых наблюдениях и природных экспериментах, составляющих большинство научной литературы, посвященной Чернобыльской катастрофе, а данных, которые могут помочь решить существующие проблемы, не так много. Так, например, мы очень мало знаем о заболеваниях раком, о родовых эффектах, генетических мутациях (все это возникает в результате длительного, классического воздействия радиации) у представителей дикой природы в Чернобыльской зоне.

История Чернобыльской зоны отчуждения после катастрофы представляется довольно сложной, однако ситуация там не такая мрачная, как многие предсказывали в конце 1980-х годов. Живая природа обладает потрясающей способностью абсорбции и реагирования на последствия катастрофы.

Однако у такой замечательной способности есть и свои изъяны. Ни одна экосистема полностью не смогла восстановиться после катастрофы, сопоставимой по своим масштабам с чернобыльской. Вместо этого происходит процесс изменения и адаптации. Воздействие человека и изменение климата, эти два серьезных новых экологических вызова нашего времени, вероятно, будут иметь похожее по своей сложности и непредсказуемости воздействие.

Некоторые виды, в том числе крысы и ласточки, смогут адаптироваться, с ними все будет в порядке, и они даже будут процветать. Тогда как другие, такие как слоны и бизоны, не смогут адаптироваться или вообще перестанут существовать. У нас нет достаточного количества знаний для того, чтобы защитить большинство видов тем или иным способом. Удивительный второй шанс на жизнь, полученный животными в Чернобыльской зоне отчуждения, свидетельствует о том, насколько непредсказуемой может быть эволюция.