MF Dnes: Geny ztracené po Černobylu
24.4.2006 | PRAHA | MF Dnes | Valerij I. Glazko, Tatiana T. Glazko |
O Černobylu se vypráví mnoho legend. Ještě nedávno se plamenně diskutovalo o tom, že se v uzavřené zóně vyskytují všelijaké zrůdy. Mluvilo se o obludných mutacích nebo o zrychlení evoluce. To všechno byly povídačky. Jaké genetické změny můžeme s Černobylem spojovat reálně?
Kam se poděli mutanti?
Zjistit příčinu onkologického onemocnění je vždy velmi složité. Známý vtip onkologů, že „všichni můžeme zemřít na nádor, ale ne každý se toho dožije“, je vtipný jen částečně. Vždyť zhoubné bujení může být vyprovokováno a urychleno mnoha příčinami. Je obtížné říci, zda určitý nádor vznikl v důsledku přímého genetického poškození, nebo zda již existoval a vnější okolnosti pouze uspíšily jeho rozvoj.
S genetickými zrůdami to také není jednoduché, protože mohou vzniknout i bez genetických poškození. Mohou se objevit v důsledku různých onemocnění matky, jako výsledek úrazu nebo kontaktu s chemickými látkami v kritických obdobích vývoje plodu.
Sledovali jsme různé linie laboratorních myší, různé druhy hrabošů odlovených v uzavřené zóně černobylské atomové elektrárny a domácí skot. V září 1987 ředitel Černobylského mezinárodního vědeckého střediska Nikolaj Archipov a vedoucí laboratoře radioekologie živočichů Nikolaj Burov nalezli čtyři kilometry od reaktoru tři krávy a býka, kteří přežili předchozí zimu v třicetikilometrové uzavřené zóně. V panice při evakuaci se na zvířata zapomnělo a ta se zaběhla do lesa.
Krávy i býk byli převezeni na farmu Novošepelyči, která leží deset kilometrů od místa havárie. Býk dostal jméno Uran a krávy byly podle druhů ionizujícího záření pojmenovány Alfa, Beta a Gamma. Jak vidět, smysl pro humor neopouští lidi ani během nejhorších zkoušek. Tato zvířata byla základem experimentálního stáda, které se dodnes rozmnožuje v podmínkách radionuklidového znečištění kolem 7,4x106 Bq/m2 (becquerel je jednotka radioaktivního rozpadu).
Během experimentálního sledování jmenovaných druhů na území znečištěném radionuklidy (třicetikilometrová uzavřená zóna kolem černobylské atomové elektrárny) se nám nepodařilo najít žádné mutanty, přestože je známo, že u některých živočišných druhů vznikají mutanti i spontánně, bez působení genotoxických faktorů. Něco však přece nalezeno bylo. Naši kolegové z Ústavu molekulární biologie a genetiky - člen korespondent Ukrajinské národní akademie věd C. C. Maljuta a Dr. A. I. Slomko - sledovali embryonální úmrtnost laboratorních myší, které byly vystaveny ionizujícímu záření v uzavřené zóně černobylské atomové elektrárny. Byla zvýšená, a to ve stadiu, které předchází zahnízdění embrya v děloze. Vznikla hypotéza, že pokud se zahnízdění podaří, narodí se normální myš. Dokonce při umělé kultivaci raných embryí vypláchnutých z ozářených myší bylo zřejmé, že u části z nich se dělení opožďuje. To znamená, že takové zárodky nejsou pro zahnízdění připraveny a odumírají. Na otázku, kam se poděli mutanti, je podle všeho možné odpovědět takto: mutanti se nerodí buď proto, že se z buněk poškozených ještě před dělením netvoří gamety (pohlavní buňky), nebo proto, že embrya, která z nich vzniknou, zahynou v raných stadiích, popřípadě nejsou schopna zahnízdit.
Skot v nových podmínkách
Experimentální stádo na farmě Novošepelyči bylo tvořeno potomky býka Urana a krav Alfa, Beta a Gamma. Kromě toho tam pro vědecké sledování v letech 1990-1992 dovezli 14 krav z poměrně čistých oblastí. Tyto krávy tvořily rodičovskou generaci a od nich bylo získáno pět generací, které se narodily v podmínkách přibližně stokrát zvýšené úrovně ionizujícího záření.
V generacích zvířat, která se narodila v zóně, jsme zjistili průkazné odchylky u čtyř genů. Zdá se, že pro přežití v podmínkách radioaktivního znečištění se některé varianty genů ukázaly jako nevhodné a jedinci, kteří je nesou, se prostě nenarodili. Na svět se dostali pouze ti, kteří se dokázali vyrovnat s nepříznivými faktory prostředí. U jiných genů se naproti tomu přednostně rodili heterozygoti, jako by se různé varianty genu snažily setkat v jednom organismu, aby mohl lépe vzdorovat vnějším podmínkám. V první generaci narozené po býku Uranovi tak zdědili potomci od krav například variantu genu transferinu, která je typická pro primitivnější, avšak odolnější plemena.
Procesy, kvůli kterým takové geny mizí, dokumentují počty narozených telat za rok na jednu krávu v experimentálním stádě a počtu telat, která uhynula do tří měsíců. Šesti kravám rodičovské generace, narozeným před černobylskou havárií, se narodilo 96 telat, z toho 20 uhynulo do tří měsíců věku. V generaci dcer bylo ze 36 krav 21 neplodných. 15 kravám se narodila telata druhé generace, 13 z nich uhynulo do tří měsíců věku. V generaci vnuček se čtyřem kravám narodilo během několika let celkem deset telat.
Je zřejmé, že genetickou strukturu ve srovnání s rodičovskou generací podstatně mění vysoká sterilita krav, které se narodily v uzavřené zóně černobylské jaderné elektrárny.
Oprávněně můžeme předpokládat, že pokud se kravám nerodí všechna telata, která se mohla narodit před černobylskou katastrofou, platí něco podobného i pro lidi.
Slovanský kříž
Zajímavý je v této souvislosti fakt, že v práci H. Scherba a jeho kolegů z roku 1999 byly získány jasné údaje o zvýšené úmrtnosti novorozených dětí v evropských zemích po roce 1986, tj. po černobylské havárii.
Údaje získané těmito autory umožňují předpokládat, že - stejně jako při našich výzkumech u krav -s těmito zemřelými dětmi nenávratně zmizela část evropského genofondu. Otázkou je, jaké musí být dávky radionuklidového znečištění, aby na ně populace savců odpověděly zvýšenou úmrtností části novorozenců a rovněž změnami genetické struktury ve sledu generací (a aby část genofondu mizela z populace).
Ukazuje se, že je to složitá otázka. Zaprvé proto, že známe mnoho oblastí, ve kterých je úroveň přirozeného radioaktivního záření řádově desetinásobně nebo stonásobně vyšší než celosvětový průměr.
Nejznámější je provincie Ramzar v Íránu, kde roční dávka dosahuje až 260 mSv (Sievert Sv je jednotka pro dávkový ekvivalent, vyjadřujicí biologický účinek záření, celosvětový průměr je 3,5 mSv). Přitom u tamních obyvatel není pozorováno ani zvýšení úmrtnosti, ani zvýšení výskytu dětí s vrozenými defekty.
Soudobé údaje z experimentálních sledování lidských populací žijících v radioaktivních oblastech svědčí o tom, že tam z generace na generaci probíhá selekce, jejímž výsledkem je vzrůstající četnost jedinců odolných vůči radiaci v populaci.
Je nutné zdůraznit, že ze 116 tisíc lidí vysídlených z černobylské zóny jich jen kolem pěti procent dostalo dávku ionizujícího záření nad 100mSv/rok, a právě tato dávka (dvakrát menší než v Ramzaru) je pokládána za hranici, za níž začíná zřetelné zvýšení výskytu onkologických onemocnění.
Porovnání těchto údajů svědčí o tom, že reálné nebezpečí nepředstavuje sama dávka přijatého ionizujícího záření, ale její „novost“ pro danou populaci. Pro většinu evropských populací, které se s dávkami nad 3,5 mSv po řadu generací nesetkávaly, může taková změna vést k mizení jedinců vnímavých k radioaktivnímu záření z genofondu, a tudíž také ke změně genetické struktury populací.
Už před delším časem se v literatuře začal objevovat výraz „slovanský kříž“, označující zvýšenou úmrtnost a sníženou porodnost, jež byly zaznamenány v řadě slovanských zemí. Jaký je podíl černobylské katastrofy na „strmosti“ tohoto „kříže“?
Na základě provedených výzkumů můžeme učinit několik neutěšených závěrů:
Hlavní problém populací různých druhů včetně člověka, kteří po havárii černobylské atomové elektrárny žijí v oblastech znečištěných radionuklidy, spočívá nikoli ve velikosti, nýbrž v novosti těchto dávek.
Hlavní genetické následky nespočívají ve zvýšení počtu mutantních organismů, ale v tom, že zde probíhá z generace na generaci selekce. Tato genetická adaptace neprobíhá rozmnožováním nových variant genů, ale přemístěním starých genů tak, aby vznikla kombinace příznivá pro život v nových podmínkách. Část genů tedy mizí jako důsledek selekce směřující proti „radiačně citlivým“ organismům.
Existují nepřímé důkazy o tom, že uvnitř druhu se novým podmínkám nejlépe přizpůsobují nejméně specializovaní (primitivnější) jedinci. Hraboši, kteří přežívají v oblastech znečištěných radionuklidy, si například stavějí primitivnější nory.
Komplexní výzkumy dánských vědců ukázaly, že u dětí narozených po prvních výbuších atomových bomb v atmosféře se ve školním věku projevila určitá narušení intelektuálních schopností, zejména snížená schopnost abstraktního myšlení. Podobné poruchy byly typické i pro malé Dány narozené bezprostředně po černobylské katastrofě.
Skutečné genetické následky černobylské katastrofy pro lidskou populaci v evropských zemích nebudou ještě nějakou dobu známy, protože děti, které se narodily po roce 1986, teprve nyní vstupují do reprodukčního věku.
Článek v plném znění vychází v dubnovém čísle časopisu Vesmír
reklama
Zjistit příčinu onkologického onemocnění je vždy velmi složité. Známý vtip onkologů, že „všichni můžeme zemřít na nádor, ale ne každý se toho dožije“, je vtipný jen částečně. Vždyť zhoubné bujení může být vyprovokováno a urychleno mnoha příčinami. Je obtížné říci, zda určitý nádor vznikl v důsledku přímého genetického poškození, nebo zda již existoval a vnější okolnosti pouze uspíšily jeho rozvoj.
S genetickými zrůdami to také není jednoduché, protože mohou vzniknout i bez genetických poškození. Mohou se objevit v důsledku různých onemocnění matky, jako výsledek úrazu nebo kontaktu s chemickými látkami v kritických obdobích vývoje plodu.
Sledovali jsme různé linie laboratorních myší, různé druhy hrabošů odlovených v uzavřené zóně černobylské atomové elektrárny a domácí skot. V září 1987 ředitel Černobylského mezinárodního vědeckého střediska Nikolaj Archipov a vedoucí laboratoře radioekologie živočichů Nikolaj Burov nalezli čtyři kilometry od reaktoru tři krávy a býka, kteří přežili předchozí zimu v třicetikilometrové uzavřené zóně. V panice při evakuaci se na zvířata zapomnělo a ta se zaběhla do lesa.
Krávy i býk byli převezeni na farmu Novošepelyči, která leží deset kilometrů od místa havárie. Býk dostal jméno Uran a krávy byly podle druhů ionizujícího záření pojmenovány Alfa, Beta a Gamma. Jak vidět, smysl pro humor neopouští lidi ani během nejhorších zkoušek. Tato zvířata byla základem experimentálního stáda, které se dodnes rozmnožuje v podmínkách radionuklidového znečištění kolem 7,4x106 Bq/m2 (becquerel je jednotka radioaktivního rozpadu).
Během experimentálního sledování jmenovaných druhů na území znečištěném radionuklidy (třicetikilometrová uzavřená zóna kolem černobylské atomové elektrárny) se nám nepodařilo najít žádné mutanty, přestože je známo, že u některých živočišných druhů vznikají mutanti i spontánně, bez působení genotoxických faktorů. Něco však přece nalezeno bylo. Naši kolegové z Ústavu molekulární biologie a genetiky - člen korespondent Ukrajinské národní akademie věd C. C. Maljuta a Dr. A. I. Slomko - sledovali embryonální úmrtnost laboratorních myší, které byly vystaveny ionizujícímu záření v uzavřené zóně černobylské atomové elektrárny. Byla zvýšená, a to ve stadiu, které předchází zahnízdění embrya v děloze. Vznikla hypotéza, že pokud se zahnízdění podaří, narodí se normální myš. Dokonce při umělé kultivaci raných embryí vypláchnutých z ozářených myší bylo zřejmé, že u části z nich se dělení opožďuje. To znamená, že takové zárodky nejsou pro zahnízdění připraveny a odumírají. Na otázku, kam se poděli mutanti, je podle všeho možné odpovědět takto: mutanti se nerodí buď proto, že se z buněk poškozených ještě před dělením netvoří gamety (pohlavní buňky), nebo proto, že embrya, která z nich vzniknou, zahynou v raných stadiích, popřípadě nejsou schopna zahnízdit.
Skot v nových podmínkách
Experimentální stádo na farmě Novošepelyči bylo tvořeno potomky býka Urana a krav Alfa, Beta a Gamma. Kromě toho tam pro vědecké sledování v letech 1990-1992 dovezli 14 krav z poměrně čistých oblastí. Tyto krávy tvořily rodičovskou generaci a od nich bylo získáno pět generací, které se narodily v podmínkách přibližně stokrát zvýšené úrovně ionizujícího záření.
V generacích zvířat, která se narodila v zóně, jsme zjistili průkazné odchylky u čtyř genů. Zdá se, že pro přežití v podmínkách radioaktivního znečištění se některé varianty genů ukázaly jako nevhodné a jedinci, kteří je nesou, se prostě nenarodili. Na svět se dostali pouze ti, kteří se dokázali vyrovnat s nepříznivými faktory prostředí. U jiných genů se naproti tomu přednostně rodili heterozygoti, jako by se různé varianty genu snažily setkat v jednom organismu, aby mohl lépe vzdorovat vnějším podmínkám. V první generaci narozené po býku Uranovi tak zdědili potomci od krav například variantu genu transferinu, která je typická pro primitivnější, avšak odolnější plemena.
Procesy, kvůli kterým takové geny mizí, dokumentují počty narozených telat za rok na jednu krávu v experimentálním stádě a počtu telat, která uhynula do tří měsíců. Šesti kravám rodičovské generace, narozeným před černobylskou havárií, se narodilo 96 telat, z toho 20 uhynulo do tří měsíců věku. V generaci dcer bylo ze 36 krav 21 neplodných. 15 kravám se narodila telata druhé generace, 13 z nich uhynulo do tří měsíců věku. V generaci vnuček se čtyřem kravám narodilo během několika let celkem deset telat.
Je zřejmé, že genetickou strukturu ve srovnání s rodičovskou generací podstatně mění vysoká sterilita krav, které se narodily v uzavřené zóně černobylské jaderné elektrárny.
Oprávněně můžeme předpokládat, že pokud se kravám nerodí všechna telata, která se mohla narodit před černobylskou katastrofou, platí něco podobného i pro lidi.
Slovanský kříž
Zajímavý je v této souvislosti fakt, že v práci H. Scherba a jeho kolegů z roku 1999 byly získány jasné údaje o zvýšené úmrtnosti novorozených dětí v evropských zemích po roce 1986, tj. po černobylské havárii.
Údaje získané těmito autory umožňují předpokládat, že - stejně jako při našich výzkumech u krav -s těmito zemřelými dětmi nenávratně zmizela část evropského genofondu. Otázkou je, jaké musí být dávky radionuklidového znečištění, aby na ně populace savců odpověděly zvýšenou úmrtností části novorozenců a rovněž změnami genetické struktury ve sledu generací (a aby část genofondu mizela z populace).
Ukazuje se, že je to složitá otázka. Zaprvé proto, že známe mnoho oblastí, ve kterých je úroveň přirozeného radioaktivního záření řádově desetinásobně nebo stonásobně vyšší než celosvětový průměr.
Nejznámější je provincie Ramzar v Íránu, kde roční dávka dosahuje až 260 mSv (Sievert Sv je jednotka pro dávkový ekvivalent, vyjadřujicí biologický účinek záření, celosvětový průměr je 3,5 mSv). Přitom u tamních obyvatel není pozorováno ani zvýšení úmrtnosti, ani zvýšení výskytu dětí s vrozenými defekty.
Soudobé údaje z experimentálních sledování lidských populací žijících v radioaktivních oblastech svědčí o tom, že tam z generace na generaci probíhá selekce, jejímž výsledkem je vzrůstající četnost jedinců odolných vůči radiaci v populaci.
Je nutné zdůraznit, že ze 116 tisíc lidí vysídlených z černobylské zóny jich jen kolem pěti procent dostalo dávku ionizujícího záření nad 100mSv/rok, a právě tato dávka (dvakrát menší než v Ramzaru) je pokládána za hranici, za níž začíná zřetelné zvýšení výskytu onkologických onemocnění.
Porovnání těchto údajů svědčí o tom, že reálné nebezpečí nepředstavuje sama dávka přijatého ionizujícího záření, ale její „novost“ pro danou populaci. Pro většinu evropských populací, které se s dávkami nad 3,5 mSv po řadu generací nesetkávaly, může taková změna vést k mizení jedinců vnímavých k radioaktivnímu záření z genofondu, a tudíž také ke změně genetické struktury populací.
Už před delším časem se v literatuře začal objevovat výraz „slovanský kříž“, označující zvýšenou úmrtnost a sníženou porodnost, jež byly zaznamenány v řadě slovanských zemí. Jaký je podíl černobylské katastrofy na „strmosti“ tohoto „kříže“?
Na základě provedených výzkumů můžeme učinit několik neutěšených závěrů:
Hlavní problém populací různých druhů včetně člověka, kteří po havárii černobylské atomové elektrárny žijí v oblastech znečištěných radionuklidy, spočívá nikoli ve velikosti, nýbrž v novosti těchto dávek.
Hlavní genetické následky nespočívají ve zvýšení počtu mutantních organismů, ale v tom, že zde probíhá z generace na generaci selekce. Tato genetická adaptace neprobíhá rozmnožováním nových variant genů, ale přemístěním starých genů tak, aby vznikla kombinace příznivá pro život v nových podmínkách. Část genů tedy mizí jako důsledek selekce směřující proti „radiačně citlivým“ organismům.
Existují nepřímé důkazy o tom, že uvnitř druhu se novým podmínkám nejlépe přizpůsobují nejméně specializovaní (primitivnější) jedinci. Hraboši, kteří přežívají v oblastech znečištěných radionuklidy, si například stavějí primitivnější nory.
Komplexní výzkumy dánských vědců ukázaly, že u dětí narozených po prvních výbuších atomových bomb v atmosféře se ve školním věku projevila určitá narušení intelektuálních schopností, zejména snížená schopnost abstraktního myšlení. Podobné poruchy byly typické i pro malé Dány narozené bezprostředně po černobylské katastrofě.
Skutečné genetické následky černobylské katastrofy pro lidskou populaci v evropských zemích nebudou ještě nějakou dobu známy, protože děti, které se narodily po roce 1986, teprve nyní vstupují do reprodukčního věku.
Článek v plném znění vychází v dubnovém čísle časopisu Vesmír
reklama
Online diskuse
Redakce Ekolistu vítá čtenářské názory, komentáře a postřehy. Tím, že zde publikujete svůj příspěvek, se ale zároveň zavazujete dodržovat pravidla diskuse. V případě porušení si redakce vyhrazuje právo smazat diskusní příspěvěk
