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

Snovačka a skákavka. Na jižní Moravě objevili dva v Česku dosud neznámé druhy pavouků

Přírodovědci z Masarykovy univerzity objevili skákavku Attulus inexpectus na slanisku Trkmanec–Rybníčky u Rakvic a vzácnou snovačku Crustulina sticta na Kosteliskách u Dubňan.
před 2 mminutami

Nobelovu cenu za chemii získali vědci za výzkum zrcadlové chemie

Švédská akademie věd oznámila, že nositeli Nobelovy ceny za chemii za letošní rok se stali Henri Kagan a Koenso Soai, kteří se věnují výzkumu nelineárních jevů a autokatalýzy v asymetrické organické syntéze.
11:55Aktualizovánopřed 1 hhodinou

Další nakažený morem v Rusku? WHO žádá informace

Světová zdravotnická organizace (WHO) požádala ruské úřady o informace ohledně zpráv médií, že se v sibiřském ústavu pro boj proti moru nakazil další zaměstnanec, uvedla agentura Reuters. Laborantka zmíněného irkutského ústavu podle ruských médií nedávno zemřela na plicní mor, zatímco ruské úřady výskyt moru popírají a tvrdí, že mladá žena podlehla zápalu plic nezjištěného původu.
před 1 hhodinou

Vanilin by mohl pomoci při léčbě chronických ran, ukazuje studie

Vanilin má výrazné antioxidační, protizánětlivé a antibakteriální účinky, díky nimž by mohl být slibnou složkou přípravků určených k hojení ran. Vyplývá to ze studie výzkumného týmu z Laboratoře biomedicínské nanomechaniky Flindersovy univerzity v Austrálii, která byla zveřejněna v časopise International Journal of Pharmaceutics.
včera v 14:25‌‌

Trosky starověkého Týru přečkaly útoky, teď se k nim vracejí potápěči

Ve středomořských vodách u jiholibanonského města Súr (známého jako Týr či Týros) proplouvají potápěči kolem kamenných zdí, starověkých konstrukcí a potopené cesty. Jde o pozůstatky města, které kdysi stávalo nad vodou. S vratkým příměřím mezi Izraelem a libanonským hnutím Hizballáh se tak návštěvníci vracejí do míst známých troskami z dob starověkého Říma a ještě starší fénickou historií, píše agentura AP.
včera v 13:34‌‌

Nobelovu cenu za fyziku dostal Francis Halzen za výzkum neutrin v obří ledové kostce

Švédská akademie věd oznámila, že nositelem Nobelovy ceny za fyziku za letošní rok se stal belgicko-americký vědec Francis Halzen, který se věnuje výzkumu neutrin, kosmických částic, které dopadají na Zemi.
včeraAktualizovánovčera v 12:24‌‌

Whisky se má poprvé destilovat ve vesmíru, experiment začne v roce 2028

Whisky se má vůbec poprvé destilovat ve vesmíru. Experiment má zároveň ukázat, jak zrání nápoje ovlivní podmínky mimo zemskou atmosféru. Skotští a japonští experti plánují v roce 2028 vyslat do vesmíru družici se vzorky whisky a surovinami potřebnými k její výrobě. Na oběžné dráze Země by měla zůstat pět let.
včera v 08:00‌‌

Přírodu nemůžeme jen tak vytěžit, říká autor „rivermovie“ Lom

Tématem 52. ročníku festivalu Ekofilm, který se odehrál 1. až 4. října v Brně, byl Vodoběh. Vedle řady soutěžních snímků nabídl i dva filmy členů poroty vyprávějící o lidstvu a vodě. H2O: Molekula života – Civilizace režiséra Alexe Tatea nabízí mozaiku vědeckých poznatků o tom, jak sladká voda utvářela a utváří lidská společenství. Petr Lom v poetickém „rivermovie“ Já jsem řekou, řeka je mnou přináší pohled původních obyvatel Nového Zélandu a Austrálie na přírodu při putování po řece Whanganui, která jako první na světě získala právní status osoby.
včera v 07:30‌‌

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.