Černobylu

GENETIKA
A ZÁŘENÍ
Genetické důsledky
Černobylu
Mýty a skutečnost
O Černobylu se vypráví mnoho legend. Ještě nedávno se žhavě 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? Abychom to mohli
vysvětlit, je nutné říci, odkud se vůbec mutace berou.
ná typická semiletální dávka pro savce se
udává mezi 4–6 Gy, pro lidského symbionta
bakterii Escherichia coli 30 Gy, pro bakterii Deinococcus radiodurans 3000 Gy (šířeji viz např. Jiří Kunert, Vesmír 82, 176, 2003/3). Je rovněž
známé, že četnost spontánních mutací strukturních genů u prokaryontních mikroorganizmů na genom a replikaci je poněkud nižší
než u vyšších eukaryont.
Spontánní poškození DNA a vznik mutací
Evidované zvýšení četnosti mutací po havárii
Genetická poškození vznikají v organizmu
stále, ale pouze malá část z nich přetrvá déle
než dvě až tři dělení buňky. Dokonce i v těch
případech, kdy se opravdu setkáváme s mutantními organizmy častěji, než je to obvyklé,
je předčasné hovořit o zvýšení četnosti mutací jako důsledku nějakého faktoru (například
radiace). Při přímém sčítání mutací v strukturních genech se ukazuje, že na úrovni nukleotidových sekvencí je četnost spontánních
mutací (změn v pořadí nukleotidů) velmi vysoká. Například v současné době se četnost
spontánních mutací v lidských buňkách odhaduje na 5×10–11 na jeden nukleotid a jedno
buněčné dělení.1 Výskyt mutací nemusí být
nutně vyvolán podnětem zvenčí. S velkou
pravděpodobností jsou mutace výsledkem
chyby v systémech kontroly primárního poškození genetického materiálu, která končí
mutací. V literatuře je doloženo, že strukturní poškození DNA se mění v mutace strukturních genů přibližně 107krát (desetimilionkrát) méně často, než vznikají.
Když vezmeme v úvahu, že v genomu každé diploidní lidské buňky (tj. kterékoli buňky
kromě buněk pohlavních) je odhadem 6 × 109
nukleotidů a z nich pouze 10 % (0,6 × 109) je
součástí strukturních genů, znamená to, že
vzniká přibližně jedna nukleotidová změna na 1000 buněk, tj. 0,1 % z dělících se buněk získá ve strukturních genech neopravený nukleotidový defekt. U člověka se každou
sekundu dělí přibližně 107 buněk, tudíž u něj
může každou sekundu vznikat přibližně 104
(10 tisíc) mutantních buněk.
Je tedy zřejmé, že u tak gigantického počtu
potenciálních genetických defektů a buněk,
ve kterých se tyto defekty mění na neopravené mutace strukturních genů, závisí projev
mutací na různých omezujících faktorech.
Názornou ukázkou složitosti opravných
procesů u živých organizmů může být také
srovnání semiletálních absorbovaných dávek ionizujícího záření.2 Například průměr-
Jako první evidovala zvýšení četnosti mutací po černobylské havárii Y. E. Dubrovová3
u dětí likvidátorů, a to v jejich minisatelitních
lokusech (tandemových repeticích4 s délkou
základního motivu větší než 6–8 nukleotidů).
Mutace v těchto lokusech se podstatně odlišují od mutací strukturních genů jak mechanizmem vzniku (počtem opakování kopií na
rozdíl od nukleotidových substitucí u strukturních genů), tak četností spontánního vzniku. Má se za to, že frekvence je přibližně rovna 10–6 mutací na strukturní gen a generaci,
ale u minisatelitů je četnost spontánních mutací u různých lokusů od 0,9 do 7 × 10–3, tj. přibližně tisíckrát častější.
Nejednoznačnost interpretace takových
údajů je podmíněna tím, že minisatelitní
a mikrosatelitní tandemové repetice jsou dosud nedostatečně prozkoumanou částí genomu vyšších organizmů jak z hlediska vnitřní
heterogenity, rychlosti jejich evoluce a faktorů, které ovlivňují jejich proměnlivost, tak
z hlediska fenotypových důsledků jejich mutací. Přitom se dosud nepodařilo v souvislosti
s atomovými katastrofami (jako byly výbuchy
atomových bomb v Japonsku a kyštymská
i černobylská havárie) zjistit zvýšení mutací
strukturních genů, které kódují proteiny.
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, zejména změnami imunitního a neuroendokrinního systému. Proto 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 zrůdy – mrzáčci – mohou vzniknout
i bez genetických poškození. Mohou se objevit v důsledku různých onemocnění matky,
jako výsledek úrazu nebo kontaktu s chemic-
VALERII I. GLAZKO
TATIANA T. GLAZKO
1) Drake J. W., Charlesworth
B., Charlesworth D., Crow J. F.:
Rates of spontaneous mutation,
Genetics 148, 1667–1686, 1998.
2) Semiletální dávkou rozumí
autor LD50, tj. dávku, která má za
následek úmrtí 50 % ozářených
organizmů.
3) Dubrova Y. E., Nesterov V. N.,
Krouchinsky N. G., Ostapenko
V. A., Neumann R., Neil D. L.,
Jeffreys A. J.: Human minisatellite
mutation rate after the Chernobyl
accident, Nature 380, 683–685,
1996.
4) Tandemové repetice jsou
sekvence nukleotidů opakující se
na tomtéž vlákně DNA stále za
sebou. Podrobněji viz Vesmír 78,
328, 1999/6
Prof. Valerii I. Glazko,
DrSc., (*1949) vystudoval
na Novosibiřské státní
univerzitě. Pracoval
v Akademii věd
v Novosibirsku, roku
1990 přešel na Akademii
zemědělských věd do
Kyjeva. Zabývá se genetikou
živočichů. V poslední
době spolu se svou ženou,
T. T. Glazko, studuje
rovněž problematiku
genetických změn
u různých druhů včetně
člověka, které souvisejí
s ekologickými katastrofami
– např. s černobylskou
havárií. Je autorem
několika monografií, např.
Agroekologické aspekty
biosféry: problémy
genetické diverzity (1998).
([email protected])
http://www.vesmir.cz | Vesmír 85, duben 2006
201
Nemocnice
v Černobylu. Před
černobylskou
katastrofou byla
Pripjať považována za
„chloubu“ tehdejšího
Sovětského svazu,
po havárii se stala
„městem duchů“,
k jehož návštěvě
je třeba speciální
povolení.
1. Plodnost krav
vyjádřená počtem
telat na krávu a rok.
16 kravám rodičovské
generace, narozeným
před černobylskou
havárií, se narodilo 96
telat (0,93 ±0,03 telete
na krávu a rok); z toho
20 (21 %) uhynulo
do 3 měsíců věku.
V generaci dcer (tj.
v F1 generaci) bylo ze
36 krav 21 neplodných
(58 %); 15 kravám
se narodila telata F2
generace (0,73 ±0,06
telete na krávu a rok),
13 z nich uhynulo do
3 měsíců věku (26 %).
V generaci vnuček
(tj. F2) se 4 kravám
narodilo během
několika let celkem
10 telat (F3 generace),
0,94 ±0,06 telete na
rok a krávu.
202
kými látkami v kritických obdobích vývoje
plodu.
Kam se poděli mutanti?
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 ve vzdálenosti čtyř kilometrů od reaktoru tři krávy a býka,
kteří přežili předešlou zimu v třicetikilometrové uzavřené zóně. V panice během evakuace se na zvířata zapomnělo, a ta se zaběhla
do lesa. Krávy i býk byli převezeni na farmu
Novošepelyči, která leží 10 kilometrů od „sarkofágu“. Býk byl pojmenován Uran, krávy Alfa, Beta a Gamma (podle druhů ionizujícího
��
��
��
��
��
��
��
�
�
�������������
�
�
�
���������������������������������
����������������������������������
������������������������������������
Vesmír 85, duben 2006 | http://www.vesmir.cz
záření), smysl pro humor neopouští lidi ani
během nejhorších zkoušek. Tato zvířata byla základem experimentálního stáda, které
se dodnes rozmnožuje v podmínkách radionuklidového znečistění kolem 7,4 × 106 Bq/m2.
Během experimentálního sledování jmenovaných druhů na území znečistěném radionuklidy (což je třicetikilometrová uzavřená
zóna kolem černobylské atomové elektrárny)
se nám nepodařilo najít žádné mutanty, přestože je známo, že u některých živočišných
druhů vznikají mutanti spontánně, bez působení genotoxických faktorů. U druhů, v jejichž genomu jsou jednoramenné chromozomy (a k nim patří laboratorní myši i skot), se
občas objevují spontánní mutanti se spojenými dvouramennými chromozomy. Tato spojení se nazývají robertsonovské translokace. Přirozeně jsme očekávali, že alespoň mutanty
s robertsonovskými translokacemi v uzavřené zóně najdeme, tím spíše, že v oblastech se
zvýšenou seizmickou aktivitou a vyšším pozadím ionizujícího záření (a také při ozařování myší v laboratoři) se tito mutanti objevují
častěji než v obvyklých podmínkách. Přesto
ani tito mutanti nebyli u černobylské atomové elektrárny nalezeni.
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 v důsledku porušené synchronizace
mezi rýhováním oplozené
…s. 205
Nahoře: Toto stádečko koní Převalského bylo do oblasti 0 0
Černobylu introdukováno z ukrajinské přírodní rezervace Askanija-Nova před několika lety. Přestože spásají radioaktivní trávu, daří se jim dobře. Protože se pohybují
na území o rozloze 3000 km2, je poměrně vzácné je potkat, natož aby „pózovali“ před sarkofágem 4. bloku.
Dole: K nejhorší jaderné havárii na světě došlo na 4. bloku černobylské jaderné elektrárny 26. dubna 1986
v 1.23 po půlnoci. Radioaktivní materiál byl vyvržen
vysoko do atmosféry a zamořil značnou část Evropy,
nejhůře Bělorusko, Ukrajinu a Rusko. K likvidaci nejzamořenější plochy v bezprostřední blízkosti 4. bloku
(např. střechy 3. bloku) bylo povoláno 35 000 vojáků,
kteří byli nuceni podstoupit značné riziko (mluvilo se
o nich jako o „biorobotech“). Údaje o počtu lidí, kteří
se účastnili následných prací v zamořených oblastech,
se liší. Původně se odhadovalo, že se na likvidaci havárie,
budování sarkofágu a nejrůznějších očistných pracích
podílelo v letech 1986–1987 zhruba 200 000 pracovníků. V pozdějších letech vzrostl počet registrovaných
likvidátorů na 600 000. Sarkofág je v neuspokojivém
stavu a velkým nákladem se bude budovat další.
Všechny snímky na s. 202–207 © Václav Vašků.
Václav Vašků pracoval pro Greenpeace, nyní pracuje
pro Jihočeské matky, o.p.s. Za cyklus fotografií o Černobylu získal 2. místo v soutěži Czech Press Photo 2005
v kategorii Příroda a životní prostředí.
http://www.vesmir.cz | Vesmír 85, duben 2006
203
204
Vesmír 85, duben 2006 | http://www.vesmir.cz
vaječné buňky a změnami, které probíhají
v mateřském organizmu pod vlivem hormonů.
To, že se buněčné dělení může opožďovat
v důsledku poškození genetického materiálu,
je známé a zcela vysvětlitelné. Čím více genetických defektů je nutné napravit, tím déle
trvá každé stadium buněčného cyklu. To znamená, že 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,
nebo proto, že embrya, která z nich vzniknou,
zahynou v raných stadiích, popřípadě nejsou
schopna zahnízdit.
Ne všechny geny jsou vhodné
do nových podmínek
1 1 Nahoře: Opuštění a zatoulaní psi jsou jedinými obyvateli městečka Prypjať, které je nyní zcela opuštěné.
Před černobylskou katastrofou v městečku bydlelo
asi 48 000 obyvatel, vesměs pracujících v jaderné
elektrárně. Do 36 hodin po havárii museli opustit své
domovy s příslibem, že se za 5 dní vrátí zpátky. Do této oblasti je třeba zvláštní povolení.
Dole: Opuštěný kulturní dům v městečku Prypjať.
Hračky v jeslích leží právě tak, jak je děti opustily. Dětská plynová maska vedle
medvídka je další krutý paradox. Týden před jadernou havárií děti nacvičovaly jak používat masky v případě jaderného útoku nepřítele. V den havárie však
plynové masky zůstaly nepoužity, neboť příkaz komunistické strany zněl: „nic
se nestalo“.
s rodičovskou generací podstatně mění vysoká sterilita krav, které se narodily v uzavřené zóně černobylské jaderné elektrárny. Zajímavý je v této souvislosti fakt, že v práci
H. Scherba a jeho kolegů z r. 1999 byly získány jasné údaje o zvýšené úmrtnosti novorozených dětí v evropských zemích po r. 1986,
tj. po černobylské havárii (viz obr. 2).
Otázkou je, jaké musí být dávky radionuklidového znečistění, 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).
l Lidské populace. Ukazuje se, že to je složitá otázka. Zaprvé proto, že známe mnoho
radioaktivních 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, celosvětový průměr je 3,5 mSv.5
Přitom u obyvatel Ramzaru není pozorováno
ani zvýšení úmrtnosti, ani zvýšení výskytu
dětí s vrozenými defekty.
5) Sievert (Sv) jednotka pro
dávkový ekvivalent, vyjadřující
biologický účinek záření;
může být vyjádřena součinem
jakostního faktoru záření a
absorbované dávky záření v
greyích (Gy). V ČR je průměrná
hodnota dávkového ekvivalentu
přirozeného pozadí asi 3,5 mSv.
2. Četnost mrtvě
narozených dětí
v Evropě 1980–
1990 a synoptický
lineární logistický
regresní model podle
statistických dat
H. Scherba, E. Weigelta
a I. Bruske-Hohlfelda
(1999). Údaje získané
těmito autory umožňují
předpokládat, že
– stejně jako v našich
výzkumech na kravách
– s těmito zemřelými
dětmi nenávratně
zmizela část
evropského genofondu.
������
������
������
������
�����������������������������
l Skot. 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 100krát zvýšené
úrovně ionizujícího záření.
V generacích zvířat, která se narodila v zóně, jsme jasně pozorovali, že jeden ze základních zákonů genetiky, zákon stejné pravděpodobnosti předání alel rodičů potomkům, zde
někdy neplatí. Zjistili jsme průkazné odchylky u čtyř genů: transferinu, ceruloplazminu,
receptoru vitaminu D a purinnukleosidfosforylázy. Zdá se, že pro přežití v podmínkách
radioaktivního znečistění se některé varianty
genů (alely) ukázaly jako nevhodné a jedinci,
kteří je nesou, se prostě nenarodili. Na svět se
dostali pouze ti, jejichž transportní proteiny
a enzymové systémy se dokázaly vyrovnat
s nepříznivými faktory prostředí.
U jiných genů se naproti tomu přednostně
rodili heterozygoti, jako by se různé varianty
genu snažily setkat v jednom organizmu, aby
mohl lépe vzdorovat vnějším podmínkám.
V našich sledováních byla velmi jasně zjištěna přítomnost selekce proti jedincům, kteří
měli genotypy typické pro vysoce specializované holštýnské plemeno. Například v první
generaci narozené po býku Uranovi zdědili
potomci od krav nejčastěji pouze jednu variantu genu transferinu ze tří možných. Přitom tato varianta většinou není typická pro
holštýny, ale pro plemena primitivnější, avšak
odolnější vůči nepříznivým podmínkám, jako
je například původní šedý ukrajinský skot.
Procesy, kvůli kterým takové geny mizí, vyplývají z počtu narozených telat za rok na jednu krávu v experimentálním stádě a počtu telat, která uhynula do tří měsíců (viz obr. 1). Je
zřejmé, že genetickou strukturu ve srovnání
��������������
���������������
�������������������������
��������������
������
������
������
������
������
������
������
���� ���� ���� ���� ���� ���� ���� ���� ���� ���� ���� ���� ����
���
http://www.vesmir.cz | Vesmír 85, duben 2006
205
Nahoře: Razsocha je největší pohřebiště kontaminovaných aut, helikoptér a všemožného zařízení používaného při čištění. Je zde uloženo přes 2000 aut a miliony tun radioaktivního materiálu. Helikoptéry MI-6,
používané při likvidaci havárie, mohly nést 70 vojáků
a Sovětský svaz se jimi svého času pyšnil, že jsou největšími helikoptérami na světě. Některé jejich části
jsou i po 20 letech silně radioaktivní. Zejména v blízkosti motoru nestačila stupnice dozimetru „Prypjať“,
jejíž horní hodnota byla 20 milirentgenů za sekundu.
Dělníci ovšem žádné dozimetry nenosí. (26. 7. 2005)
Uprostřed: Pomník obětem Černobylu v Kyjevě.
Dole: Každodenní život v Kuzkaviči, vesnici nacházející se asi 20 km od městečka Bychov v Mahiljovské
oblasti Běloruska. Úroveň kontaminace v této vesnici
dosahovala 5 × 10 5 Bq/m2 . (23. 3. 2005)
Zároveň byly u obyvatel této provincie
zaznamenány zřetelné rozdíly v odolnosti
krevních buněk vůči záření oproti obyvatelům oblastí s nízkým přirozeným radioaktivním pozadím. Soudobé údaje z experimentálních sledování lidských populací, které
žijí v radioaktivních oblastech, svědčí o tom,
že v takových místech probíhá z generace na
generaci selekce, jejímž výsledkem je vzrůstající četnost jedinců odolných vůči radiaci
v populaci.
Je nutné podtrhnout, že ze 116 tisíc lidí vysídlených z černobylské zóny jich jen kolem
5 % dostalo dávku ionizujícího záření nad
100 mSv/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 samotná dávka přijatého ionizujícího záření, ale její „novost“ pro danou populaci, druh nebo skupinu
druhů. Je zřejmé, že pro obyvatele Ramzaru
zvýšení roční dávky o 3,5 mSv sotva povede
k nějakým zdravotním následkům, ale pro
většinu evropských populací, které se s dávkami nad 3,5 mSv za rok po řadu generací ne3. Selekce na radiorezistenci u hraboše polního, mikrojaderný test v Čystohalovce, kde byla aktivita
(11 – 18)×10 6 Bq/m2 .
��
�����������������
�
�
�
�
�
�
����������������������������
��������������������
��������������������
206
Vesmír 85, duben 2006 | http://www.vesmir.cz
�
�
�
�
��
��
������������
setkávaly, 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. Údaje, které jsme získali my i další autoři,
svědčí o tom, že podíl černobylské katastrofy na „strmosti“ tohoto „kříže“ mohou evropské země reálně vyhodnotit až nyní, po dvaceti letech, protože děti narozené krátce po
katastrofě teprve vstupují do reprodukčního
věku.
Sledovali jsme také další druhy domácích
zvířat v zóně, zabývali jsme se hlodavci, kteří
se tam vyskytují, dokonce jsme studovali nutrie, ale mutanty jsme nenalezli ani u nich.
l Laboratorní myši. Na laboratorních myších tří různých linií bylo zjištěno, že každá z nich je charakteristická svým spektrem
spontánních mutací v buňkách kostní dřeně
a pouze některé charakteristiky tohoto spektra se mění s věkem nebo sezonou. Přitom
u studovaných laboratorních myší nevedlo
zvýšení ionizujícího záření k vzniku nových
charakteristik ve spektru mutací, ale pouze
zesílilo projev spontánní nestability jednotlivých liniově specifických charakteristik.
U myší souvisejí mutační defekty způsobené zvýšenou úrovní ionizujícího záření s věkem. „Staré“ myší linie SS57W/Mv se v kontrolních podmínkách odlišovaly od „mladých“
vyšší četností různých cytogenetických anomálií, zejména jednojaderných leukocytů
s mikrojádry. Přitom u „starých“ myší z experimentální černobylské skupiny, které byly
v průběhu života vystaveny účinkům zvýšené úrovně ionizujícího záření, byla frekvence takových anomálií menší nejen ve srovnání s kontrolou téhož věku, ale i ve srovnání
s „mladými“ černobylskými myšmi (tab. I).
Je vidět, že tyto rozdíly jsou provázeny statisticky průkazným zvýšením počtu dělících
se buněk v kostní dřeni „starých“ černobylských myší ve srovnání se „starou“ kontrolní
skupinou. To znamená, že v průběhu života
v podmínkách zvýšené úrovně ionizujícího
záření nedochází u těchto myší (na rozdíl od
kontrolní skupiny) k snížení rychlosti buněčného dělení v kostní dřeni, což je podle všeho
provázeno zrychleným zánikem buněk s genetickými defekty.
Shodné údaje získali i jiní autoři, kteří zjistili, že stimulace buněčného dělení při vysokých dávkách ionizujícího záření vede k rychlejšímu zániku defektních buněk.
l Hraboši odlovení v černobylské uzavřené
zóně. Sledována byla mutační spektra tří
druhů – hraboše polního (Microtus arvalis),
hraboše hospodárného (Microtus oeconomus)
a norníka rudého (Clethrionomys glareolus) – které byly odloveny v uzavřené zóně černobylské atomové elektrárny v místech se zvýšenou
úrovní radionuklidového znečistění. Zjistili
jsme, že u hrabošů (stejně jako u laboratorních myší) nevedlo zvýšené ionizující záření
k vzniku kvalitativně nových charakteristik
mutačního spektra, ale byl zesílen projev těch
druhově specifických charakteristik spektra, jejichž vyšší nestabilita byla pozorována
u zvířat odlovených v čistých oblastech.
A co víc, zjistili jsme – nehledě na přetrvávající vysokou úroveň radioaktivního znečistění v místech, kde byli hlodavci odloveni – že s časem se u různých druhů postupně
snižovalo množství živočichů s vysokou frekvencí mutantních buněk v kostní dřeni. Zdá
se, že v nových podmínkách se rozmnožovali převážně jedinci, kteří byli nejvíce odolní
k škodlivému působení ionizujícího záření,
tedy že probíhala intenzivní selekce (viz obr.
3 a 4). Jak je vidět, u hraboše polního a norníka rudého je v roce 1996 frekvence zvířat
s vysokou úrovní cytogenetických anomálií
v buňkách kostní dřeně podstatně vyšší než
v kontrolní skupině a než u zvířat odlovených v těch samých místech, ale v dalších letech (1999 a 2000). Je důležité zdůraznit, že
�������������
��������������
��������
�����������
���������� �������������
��������������������������
��������
��������������������������
��������
���
���
�����
�����
����������
�������
����������
����
Opuštěný kostel
sv. Michaela
Archanděla ve vesnici
Krasno – 10 km od
Černobylu. I zde je 20
let po jaderné havárii
vysoká radioaktivita.
Tab. I. Počet metafází,
dvoujaderných
lymfocytů
a jednojaderných
lymfocytů s mikrojádry
(na 1000 lymfocytů)
v buňkách kostní
dřeně v různých
věkových skupinách
v kontrolní (vivárium,
Kyjev) a černobylské
(speciální vivárium,
Černobyl) populaci
laboratorních myší
linie SS57W/Mv.
������������������� ��������������������
��������� ����������������������
�������������
�������������
�������
������
�������
������
���������
����������
���������
������
��������������������������������������
http://www.vesmir.cz | Vesmír 85, duben 2006
207
�����������������������������������������������������
����������������������������������������������������������
�����������������
�
�������������������
��������������
����������������������������������������
�����������������������������������������
�����������������������������������������������
��������������������������������������
����������������������������������
�����������������������������������������
����������������������������������������
������������������������������������������
����������������������������������������������
������������������������������������
�������������������������������
���������������������������������������
���������������������������������������
������������������������������������
�������������������������������������������
�������������������������������������
�������������������������������������������������������
4. Selekce na
radiorezistenci
u norníka
rudého podle
četnosti metafází
s chromozomálními
aberacemi.
toto nahromadění radiorezistentních jedinců u norníka rudého se zcela jasně vyskytuje
pouze u zvířat odlovených v „Rezavém lese“,
kde je velmi vysoká úroveň radionuklidového
znečistění (nad 3,7 × 107 Bq/m2), na rozdíl od
míst s podstatně nižší úrovní znečistění (např.
v Janově, kolem 7,4 × 106 Bq/m2). To znamená,
že rychlost selekce na radiorezistenci je tím
vyšší, čím vyšší je úroveň radionuklidového
znečistění. Pozornost zasluhuje i skutečnost,
že dokonce i v částech uzavřené zóny s tak
vysokou úrovní radionuklidového znečistění,
jaké je v „Rezavém lese“, byl větší výskyt radiorezistentních jedinců zjištěn až v roce 1999,
tj. 13 let po černobylské havárii, kdy se vystřídalo 26 generací hrabošů (rozmnožují se dvakrát za rok). Z toho vyplývá, že pro vznik lidí
s vyšší odolností k ionizujícímu záření, například u populace v oblasti Ramzar v Íránu, je
�������
���������
��������
�������������������
��
��
��
��
����������
�����������������
����������
�����������������
��
��
��
�
�
���������������
���������������������
�
�
�
�
�
�
�
������������
�
208
INZERCE 610
�����������������
Vesmír 85, duben 2006 | http://www.vesmir.cz
���������������
���������������������
���������������
���������������������
s ohledem na reprodukční zvláštnosti člověka
potřeba 600 let.
To znamená, že se v nových ekologických
podmínkách zvyšuje intenzita přírodní selekce. Mutantní jedinci při ní nevznikají nebo
nepřežívají, protože jakákoli mutace se špatně
snáší s komplexem navzájem adaptovaných
genů, který vznikl v důsledku dlouhé předcházející selekce. Kromě toho nové podmínky někdy pomáhají reprodukci jedinců, kteří
jsou heterozygotní (mají v genovém páru dvě
různé alely) v řadě genů.
Z obecného pohledu neprobíhá populačně genetická adaptace rozmnožováním nových variant genů, ale přemístěním starých
genů tak, aby vznikla kombinace příznivá
pro život v nových podmínkách. Výzkumy
genetických procesů u různých druhů v uzavřené černobylské zóně umožňují vyčlenit tu
část genofondu, která je odpovědná za přežití v podmínkách zvýšeného tlaku přirozené
selekce.
Oprávněně můžeme předpokládat, že pokud se kravám nerodí všechna telata, která se
mohla narodit před černobylskou katastrofou,
platí něco podobného i pro lidi. Selekce probíhající proti nositelům vyšších intelektuálních schopností je samozřejmě jen hypotéza,
nicméně ne zcela neodůvodněná. Například
bylo zjištěno, že hraboši, kteří přežívají v oblastech znečistěných radionuklidy, si stavějí
primitivnější nory. Komplexní výzkumy dánských vědců ukázaly, že u dětí, které se narodily po prvních výbuších atomových bomb
v atmosféře, se ve školním věku projevila určitá narušení intelektuálních schopností – snížení schopnosti abstraktního myšlení. Tytéž
poruchy byly typické pro malé Dány, kteří se
narodili bezprostředně po černobylské katastrofě. Pomohly jim speciálně připravené výukové programy formou her.
Kdo se zvýšené radiaci přizpůsobuje nejlépe?
Na základě provedených výzkumů můžeme
učinit několik neutěšených závěrů:
Hlavní problém populací různých druhů
včetně člověka, které po havárii černobylské
atomové elektrárny žijí v oblastech znečistěných radionuklidy, nespočívá v absolutní velikosti přijatých dávek ionizujícího záření, ale
v novosti těchto dávek.
Hlavní genetické následky pro populace
různých druhů nespočívají ve zvýšení počtu
mutantních organizmů, ale v tom, že část genů mizí jako důsledek selekce směřující proti „radiačně citlivým“ organizmům. To znamená, že nevznikají nové geny, ale mizí staré,
které byly spojeny s vyšší citlivostí organizmů
k novým podmínkám. Existují nepřímé důkazy o tom, že uvnitř druhu se novým podmínkám nejlépe přizpůsobují nejméně specializovaní jedinci.
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.
Z ruského originálu přeložil
doc. Ing. Jindřich Čítek, CSc.; redakčně upraveno.