تكشف ضفادع تشيرنوبيل السوداء عن التطور في العمل

أدى الحادث الذي وقع في المفاعل الرابع لمحطة تشيرنوبيل للطاقة النووية في عام 1986 إلى إطلاق أكبر مادة مشعة في البيئة في تاريخ البشرية. كان تأثير التعرض الحاد لجرعات عالية من الإشعاع شديدًا على البيئة والسكان. لكن بعد مرور أكثر من ثلاثة عقود على الحادث ، أصبحت تشيرنوبيل واحدة من أكبر المحميات الطبيعية في أوروبا. تجد مجموعة متنوعة من الأنواع المهددة بالانقراض ملاذًا هناك اليوم ، بما في ذلك الدببة والذئاب والوشق.

يمكن للإشعاع أن يدمر المادة الوراثية للكائنات الحية ويولد طفرات غير مرغوب فيها. ومع ذلك ، فإن أحد أكثر موضوعات البحث إثارة للاهتمام في تشيرنوبيل هو محاولة اكتشاف ما إذا كانت بعض الأنواع تتكيف بالفعل لتعيش مع الإشعاع. كما هو الحال مع الملوثات الأخرى ، يمكن أن يكون الإشعاع عاملاً انتقائيًا قويًا للغاية ، ويفضل الكائنات الحية ذات الآليات التي تزيد من بقائها في المناطق الملوثة بالمواد المشعة.

حماية الميلانين من الإشعاع

بدأ عملنا في تشيرنوبيل في عام 2016. في ذلك العام ، بالقرب من المفاعل النووي المتضرر ، اكتشفنا العديد من ضفادع الأشجار الشرقية (هيلا اورينتاليس) مع لون أسود غير عادي. عادة ما يكون لهذه الأنواع لون ظهر أخضر فاتح ، على الرغم من أنه يمكن العثور على أفراد أكثر قتامة في بعض الأحيان.

الميلانين مسؤول عن اللون الداكن للعديد من الكائنات الحية. ما هو أقل شهرة هو أن هذه الفئة من الأصباغ يمكن أن تقلل أيضًا من الآثار السلبية للأشعة فوق البنفسجية. ويمكن أن يمتد دوره الوقائي إلى الإشعاع المؤين أيضًا ، كما ظهر مع الفطريات. يمتص الميلانين ويتبدد جزءًا من طاقة الإشعاع. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تنظف وتحييد الجزيئات المؤينة داخل الخلية ، مثل أنواع الأكسجين التفاعلية. هذه الإجراءات تجعل من غير المرجح أن يعاني الأفراد المعرضون للإشعاع من تلف الخلايا ويزيد من فرص بقائهم على قيد الحياة.

لون ضفادع شجرة تشيرنوبيل

بعد اكتشاف الضفادع السوداء الأولى في عام 2016 ، قررنا دراسة دور تلوين الميلانين في الحياة البرية في تشيرنوبيل. بين عامي 2017 و 2019 ، درسنا بالتفصيل لون ضفادع الأشجار الشرقية في مناطق مختلفة من شمال أوكرانيا.

خلال تلك السنوات الثلاث قمنا بتحليل لون الجلد الظهري لأكثر من 200 ذكور ضفدع تم اصطيادها في 12 حوض تكاثر مختلف. تم توزيع هذه المواقع على طول تدرج واسع للتلوث الإشعاعي. وقد تضمنت بعضًا من أكثر المناطق نشاطًا إشعاعيًا على هذا الكوكب ، ولكن أيضًا أربعة مواقع خارج منطقة استبعاد تشيرنوبيل ومع مستويات إشعاع الخلفية المستخدمة كعناصر تحكم.

يكشف عملنا أن لون ضفادع شجرة تشيرنوبيل أغمق بكثير من لون الضفادع التي تم التقاطها في مناطق السيطرة خارج المنطقة. كما اكتشفنا في عام 2016 ، بعضها أسود شديد السواد. لا يرتبط هذا اللون بمستويات الإشعاع التي تتعرض لها الضفادع اليوم والتي يمكننا قياسها لدى جميع الأفراد. يعتبر اللون الغامق نموذجيًا للضفادع من داخل أو بالقرب من المناطق الأكثر تلوثًا وقت وقوع الحادث.

الاستجابات التطورية في تشيرنوبيل

تشير نتائج دراستنا إلى أن ضفادع تشيرنوبيل ربما خضعت لعملية تطور سريع استجابة للإشعاع. في هذا السيناريو ، فإن تلك الضفادع ذات اللون الداكن وقت وقوع الحادث ، والتي تمثل عادة أقلية في سكانها ، كانت ستفضلها الحماية من الميلانين.

كانت الضفادع الداكنة ستنجو بشكل أفضل من الإشعاع وتتكاثر بنجاح أكبر. لقد مرت أكثر من عشرة أجيال من الضفادع منذ وقوع الحادث ، وقد تفسر عملية الانتقاء الطبيعي الكلاسيكية ، وإن كانت سريعة جدًا ، لماذا أصبحت هذه الضفادع المظلمة الآن النوع السائد للأنواع داخل منطقة استبعاد تشيرنوبيل.

تشكل دراسة ضفادع تشيرنوبيل السوداء خطوة أولى نحو فهم أفضل للدور الوقائي للميلانين في البيئات المتأثرة بالتلوث الإشعاعي. بالإضافة إلى ذلك ، يفتح الباب أمام تطبيقات واعدة في مجالات متنوعة مثل إدارة النفايات النووية واستكشاف الفضاء.

نأمل أن تنتهي الحرب الحالية في أوكرانيا قريبًا وأن يتمكن المجتمع العلمي الدولي من العودة لدراسة العمليات التطورية الرائعة وإعادة بناء النظم البيئية في تشيرنوبيل ، مع زملائنا الأوكرانيين.