Černé černobylské žáby ukazují, jak se příroda umí adaptovat na radiaci

Evoluce umí být velmi rychlá, když je to nutné. Ukazuje to výzkum rosniček, který probíhal v těch nejradioaktivnějších oblastech černobylské elektrárny. I když se zkoumání zaměřilo na žáby, lidem by mohly poznatky z něj v budoucnu posloužit například při zkoumání vesmíru nebo nakládání s radioaktivním odpadem.

Havárie čtvrtého reaktoru černobylské jaderné elektrárny v roce 1986 způsobila největší únik radioaktivity do životního prostředí v historii lidstva.

Ozáření vysokými dávkami radiace mělo závažné důsledky pro životní prostředí i lidskou populaci. Ale zároveň se více než tři desetiletí po havárii stal Černobyl jednou z největších přírodních rezervací v Evropě. V současné době tady nachází útočiště řada ohrožených druhů, včetně medvědů, vlků a rysů.

Melanin jako štít

Radiace může poškodit genetický materiál živých organismů a vyvolat nežádoucí mutace - a v černobylské oblasti je na mnoha místech radiace stále zvýšená. Jedním z nejzajímavějších témat výzkumu v Černobylu je proto snaha zjistit, jestli se některé druhy opravdu přizpůsobují životu s radiací.

Stejně jako v případě jiných škodlivin by totiž podle předpokladů evolučních biologů radiace mohla být velmi silným selektivním faktorem, který zvýhodňuje organismy vybavené mechanismy zvyšujícími jejich přežití.

„Naše práce v Černobylu začala v roce 2016. Toho roku jsme v blízkosti poškozeného jaderného reaktoru objevili několik rosniček druhu Hyla orientalis s neobvyklým černým zabarvením,“ popsali autoři nové studie. Obojživelník má přitom normálně světle zelené hřbetní zbarvení, i když se občas vyskytují i tmavší jedinci.

Za tmavé zbarvení mnoha organismů je zodpovědný melanin. Tento pigment může současně snižovat negativní účinky ultrafialového záření a jeho ochranná role se může vztahovat i na ionizující záření, jak bylo prokázáno zejména u hub. Melanin totiž absorbuje a rozptyluje část energie i tohoto záření.

Kromě toho může zachytávat a neutralizovat ionizované molekuly uvnitř buňky, jako jsou reaktivní formy kyslíku. Díky těmto účinkům je méně pravděpodobné, že tvorové vystavení radioaktivnímu záření budou trpět poškozením buněk. Zvyšují se tím jejich šance na přežití.

  • Melanin je označení pro hnědý až černý pigment, který se vyskytuje v tělech rostlin, živočichů i prvoků. Z chemického hlediska je odvozen z aminokyselin tyrosinu či tryptofanu, jež jsou oxidovány a zpolymerovány. Nejběžnější formou je hnědočerný polymer eumelanin. Další běžná forma je červenohnědý polymer feomelanin, který je zodpovědný za zrzavé vlasy a pihy. Oba mají mírně odlišnou chemickou strukturu.
  • V lidském těle se vyskytují nejen v kůži, ale například i ve vlasech, v duhovce či v sítnici. Mimo to se melanin nachází v peří ptáků, v pokožce plazů, ve hmyzí vnější kostře nebo dokonce v inkoustu hlavonožců.

Inkoustový plášť černobylských žab

„Po objevu prvních černých žab v roce 2016 jsme se rozhodli prozkoumat roli melaninového zbarvení u živočichů, kteří žijí volně v přírodě kolem Černobylu. V letech 2017 až 2019 jsme proto podrobně zkoumali zbarvení těchto rosniček v různých oblastech severní Ukrajiny,“ popsal tým vedený Pablem Burracem. „Během těchto tří let jsme analyzovali hřbetní zbarvení kůže více než dvou stovek samců žab odchycených ve dvanácti různých chovných rybnících.“

Vědci tato místa připomínající spíše louže rozmístili tak, že některá se nacházela v nejradioaktivnějších oblastech na planetě, jiná byla na okraji rizikové oblasti, ale čtyři lokality se nacházely úplně mimo černobylskou vyloučenou zónu, měly tedy zcela běžnou úroveň radiace.

„Naše práce, publikovaná v časopise Evolutionary Applications, ukazuje, že černobylské rosničky mají mnohem tmavší zbarvení než žáby zachycené v kontrolních oblastech mimo zónu. Jak jsme zjistili v roce 2016, některé jsou v podstatě smolně černé. Toto zbarvení ale nesouvisí s úrovní radiace, kterou dnes žáby zažívají a kterou můžeme u všech změřit. Tmavé zbarvení je typické pro žáby pocházející z oblastí, kde byla radiace extrémní v době havárie,“ upozorňují vědci.

Blesková evoluce v Černobylu

Výsledky studie podle autorů dost jasně naznačují, že černobylské žáby mohly projít procesem rychlé evoluce v reakci na radiaci. Podle tohoto scénáře by žáby s tmavším zbarvením v době havárie, které normálně představují v jejich populacích menšinu, byly zvýhodněny ochranným působením melaninu.

Tmavé žáby radiaci přežily lépe a úspěšněji se rozmnožovaly. Od havárie uplynulo více než deset žabích generací. Klasický, i když velmi rychlý, proces přírodního výběru může podle vědců dobře vysvětlit, proč jsou nyní tyto tmavé žáby dominantním typem druhu v černobylské vyloučené zóně.

Srovnání odstínů rosniček v Černobylu a okolí
Zdroj: Evolutionary Applications

Výzkum, který se může vyplatit

Studium černobylských černých žab představuje první krok k lepšímu pochopení ochranné role melaninu v prostředí zasaženém radioaktivní kontaminací. Kromě toho otevírá dveře k slibným aplikacím v tak rozmanitých oblastech, jako je nakládání s jaderným odpadem nebo průzkum vesmíru.

„Doufáme, že současná válka na Ukrajině brzy skončí a mezinárodní vědecká komunita se bude moci spolu s našimi ukrajinskými kolegy vrátit ke studiu fascinujících evolučních procesů černobylských ekosystémů,“ dodávají autoři.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Ve Fukušimě probíhá masivní hybridizace prasat. S radiací nesouvisí

Když ve Fukušimě došlo k jaderné havárii, uprchla z místních chovů domácí prasata. A v přírodě narazila na své bratrance – divočáky. Přes odlišný vzhled v sobě oba druhy našly zalíbení, které skončilo opakovaným pářením. Vědci tuto unikátní situaci detailně prozkoumali, aby zjistili, co se vlastně stalo a jaký dopad to mělo na nově vzniklé hybridy.
před 7 hhodinami

Na Antarktidě kvůli ptačí chřipce hromadně umírají chaluhy

V letech 2023 a 2024 zemřelo v Antarktidě více než padesát chaluh, což jsou mořští ptáci příbuzní s racky. Příčinou byla vysoce patogenní ptačí chřipka H5N1, popsali teď přírodovědci v odborném časopise Scientific Reports. Jedná se o první zdokumentovaný úhyn volně žijících zvířat v důsledku tohoto viru na tomto kontinentu, tvrdí autoři.
před 9 hhodinami

Káva může pomáhat chránit mozek před demencí, uvádí nová studie

Pití několika šálků kofeinové kávy nebo čaje denně může v malé míře pomáhat zachovat výkonnost mozku a předcházet demenci. Vyplývá to z nové studie, kterou zveřejnil server JAMA Network a o níž informovala agentura Reuters.
před 12 hhodinami

Český vědec objevil neznámou formu magnetismu. Popsal ji v prestižním Nature

Fyzik Tomáš Jungwirth už získal celou řadu prestižních ocenění, patří také mezi světově nejcitovanější české vědce. Teď ho oslovil prestižní časopis Nature, aby pro něj shrnul své aktuální bádání na poli takzvaných altermagnetů, které objevil.
včera v 20:17

Nezakazujte mladým sociální sítě, doporučují experti z Masarykovy univerzity

Odborníci z Masarykovy univerzity (MU) nedoporučují zákaz sociálních sítí pro děti do 15 let. Potenciální dopady jsou nejasné, existují rizika. Doporučují spíše zvýšit tlak na technologické platformy, uvedli ve vyjádření pro média. Objevují se ale i hlasy zastávající opačný názor. Premiér Andrej Babiš (ANO) v neděli řekl, že je pro zákaz používání sítí u dětí do 15 let po vzoru Francie. Řada zemí podobné opatření zvažuje.
včeraAktualizovánovčera v 17:27

Američtí plastičtí chirurgové vyzývají k odkladu operací pro změnu pohlaví

Americká společnost plastických chirurgů (ASPS) na začátku února oznámila, že v současné době neexistuje dostatek kvalitních výzkumů, které by prokazovaly, že operace vedoucí ke změně pohlaví u teenagerů prokazují dlouhodobé přínosy. Naopak, novější důkazy naznačují, že „léčba může přinášet komplikace a potenciální škody“. Vyzvala proto, aby lékaři odkládali operace změny pohlaví u mladých pacientů až do minimálně devatenácti let.
včera v 15:22

Moravští archeologové vypráví příběh jednoho lovce. Dočkali se světového uznání

Mezinárodní vědecká organizace PLOS vydala seznam nejdůležitějších studií uplynulého roku v oboru lidské evoluce. Zařadila mezi ně i výzkum českých archeologů vedený Dominikem Chlachulou. Mladý brněnský vědec popsal zcela jedinečný nález: sadu nástrojů jednoho lovce z doby ledové, současníka Štorchových Lovců mamutů. Jiný takový objev z této doby archeologie nemá, je celosvětově jedinečný a pomáhá vyprávět příběh lidí, kteří sídlili před desítkami tisíc let pod Pálavou a vytvořili i slavnou Věstonickou Venuši.
včera v 12:19

Nové riziko pro ohrožené gorily: agresivní paraziti od lidmi chovaných vepřů

Za vážnými záněty žaludku ohrožených horských goril je zvýšený výskyt hlístice rodu Hyostrongylus. Paraziti běžní u hospodářských zvířat tak mohou za určitých podmínek představovat riziko i pro volně žijící živočichy. Zjistil to mezinárodní tým vědců, jehož členy byli i zástupci Ústavu biologie obratlovců Akademie věd ČR (ÚBO). Svá zjištění publikovali v časopise Journal of Applied Ecology.
včera v 09:57
Načítání...