جهش ژنتیکی قورباغه‌ها پس از فاجعه چرنوبیل

حادثه‌ای که در راکتور چهار نیروگاه هسته‌ای چرنوبیل طی سال ۱۹۸۶ رخ داد، باعث انتشار بزرگ‌ترین سطح از مواد رادیواکتیو در محیط‌زیست تاریخ بشر شد. تاثیرات قرارگیری در معرض دوزهای بالای تابش این مواد، برای محیط‌زیست و جمعیت انسانی، عواقب سنگینی را به همراه داشت. اما با گذشت بیش از سه دهه از وقوع این اتفاق سهمگین، چرنوبیل امروزه به یکی از بزرگ‌ترین ذخایر منابع طبیعی در اروپا تبدیل شده است. به طوری که امروزه طیف متنوعی از گونه‌های در معرض خطر انقراض از جمله خرس، گرگ، سیاه‌گوش و حتی قورباغه های مشکی در آنجا پناه گرفته‌اند.

تابش رادیواکتیو می‌تواند به ژن موجودات زنده آسیب رسانده و جهش‌های نامطلوبی را ایجاد کند. با این حال، یکی از جالب‌ترین موضوعات تحقیقاتی در چرنوبیل، تلاش برای تشخیص این موضوع است که آیا برخی از گونه‌ها واقعا برای زندگی با تشعشعات سازگار هستند یا خیر. همانند سایر آلاینده‌ها، تشعشع می‌تواند یک عامل انتخابی بسیار قوی باشد و جاندارانی با مکانیزم‌هایی که شانس بقای آنها را در مناطق آلوده به رادیواکتیو افزایش می‌دهد، در آنجا برای نسل‌ها زندگی و تولیدمثل کنند.

محافظت ملانین از قورباغه ها در برابر تشعشع رادیواکتیو

محققان طی پروژه‌ای که در سال ۲۰۱۶ برای جستجو در نزدیکی راکتورهای هسته‌ای آسیب دیده چرنوبیل آغاز کردند، چندین قورباغه مشکی درختی غیرمعمول را مشاهده کردند. این گونه معمولا به رنگ سبز روشن است، اگرچه گاهی موارد تیره‌تر نیز یافت می‌شوند.

ملانین، عاملی مهم در شکل‌گیری رنگ تیره در بسیاری از موجودات است. مورد کم‌تر شناخته شده آن است که این دسته از رنگدانه‌ها می‌توانند اثرات منفی اشعه ماوراءبنفش را کاهش دهند. هم‌چنین نقش محافظتی آن می‌تواند به تشعشعات یونیزان نیز تعمیم یابد، همان‌طور که در مورد قارچ‌ها چنین یافته‌ای صادق است. ملانین بخشی از انرژی تشعشع را جذب و دفع می‌کند. علاوه بر این، می‌تواند مولکول‌های یونیزه شده در داخل سلول، مانند گونه‌های فعال اکسیژن را از بین برده و خنثی کند. این تحرکات باعث می‌شود که جاندارانی که در معرض تشعشع قرار دارند، کم‌تر آسیب ببینند و شانس بقای خود را افزایش دهند.

قورباغه های مشکی درختی چرنوبیل

پس از شناسایی اولین قورباغه های مشکی چرنوبیل در سال ۲۰۱۶، دانشمندان تصمیم گرفتند نقش رنگ‌آمیزی ملانین در حیات وحش این منطقه را مورد مطالعه قرار دهند. طی سال‌های ۲۰۱۷ تا ۲۰۱۹، رنگ‌بندی قورباغه های درختی شرقی که در مناطق مختلف شمال اوکراین زندگی می‌کردند، به طور مفصل بررسی شد.

منطقه آلوده به رادیواکتیو و ممنوعه در چرنوبیل

در طول این سه سال، رنگ پوست پشتی بیش از ۲۰۰ قورباغه نر که در ۱۲ حوضچه مختلف پرورش یافته بودند، تجزیه و تحلیل شد. این محل‌ها در امتداد شیب وسیعی از آلودگی رادیواکتیو قرار داشتند. آنها شامل برخی از پرتوزاترین مناطق روی کره زمین بودند، اما هم‌چنین چهار مکان خارج از منطقه ممنوعه چرنوبیل با سطوح تشعشع پایین‌تر نیز برای کنترل پروژه، مورد مطالعه قرار گرفتند.

مقاله این محققان که در نشریه Evolutionary Applications منتشر شده، نشان می‌دهد که رنگ قورباغه های درختی چرنوبیل، بسیار تیره‌تر از قورباغه‌هایی است که در مناطق خارج از این محدوده قرار دارند. همان‌طور که در سال 2016 مشخص شد، برخی از آنها کاملا سیاه هستند. این رنگ به سطوح تشعشعی که امروزه قورباغه‌ها تجربه می‌کنند و می‌توان در همه افراد اندازه‌گیری کرد مربوط نیست، بلکه از بقای این گونه در داخل یا نزدیک‌ترین محل به آلودگی مناطق در زمان حادثه حکایت دارد.

نتایج این مطالعه نشان می‌دهند که قورباغه های مشکی چرنوبیل، توانسته‌اند در پاسخ به تشعشعات، فرآیند تکامل سریعی را پشت‌ سر بگذارند. در این سناریو، قورباغه‌های تیره رنگ پیش از وقوع حادثه، اقلیت جمعیت خود محسوب می‌شدند، توسط عملکرد محافظتی ملانین، جان سالم به در بردند.

قورباغه های تیره، در برابر تابش رادیواکتیو تا حد زیادی مقاومت داشتند و با موفقیت بیشتری تولید مثل می‌کردند. با گذشت بیش از ده نسل از قورباغه‌ها پس از حادثه چرنوبیل، طبق فرآیند کلاسیک و سریع انتخاب طبیعی، قورباغه های مشکی هم‌اکنون نوع غالب گونه‌های موجود در منطقه ممنوعه چرنوبیل محسوب می‌شوند. مطالعه قورباغه های مشکی چرنوبیل، اولین قدم برای درک بهتر نقش محافظتی ملانین در برابر محیط‌های تحت تاثیر آلودگی رادیواکتیو است. علاوه بر آن، این مطالعه مسیر یافتن کاربردهای امیدوارکننده در زمینه‌های متنوعی نظیر مدیریت زباله‌های هسته‌ای و اکتشاف فضایی را نیز هموار می‌کند.