I vermi microscopici che vivono nell’ambiente altamente radioattivo della zona di esclusione di Chernobyl sembrano mostrare una notevole resilienza, sebbene non mostrino danni al loro DNA dovuti alle radiazioni.
Nematodi raccolti nella zona di esclusione di Chernobyl. Credito: Sofia Tintori.
Il disastro della centrale nucleare di Chernobyl del 1986 ha rilasciato una quantità significativa di materiali radioattivi nell’atmosfera e nel suolo, con alcuni isotopi che hanno una vita media molto lunga, il che significa che persisteranno nell’ambiente per molti altri decenni. Anche se gli esseri umani furono evacuati, molte piante e animali continuarono a vivere nella regione.
Ora, un nuovo studio condotto da ricercatori dell’Università di New York ha rivelato che l’esposizione alle radiazioni croniche di Chernobyl non ha danneggiato i genomi degli animali microscopici che vivono lì oggi. Ciò non significa che la regione sia sicura, avvertono gli scienziati, ma suggerisce che questi vermi siano eccezionalmente resistenti.
Impatto sul DNA
Negli ultimi anni si è scoperto che alcuni animali che vivono nella zona di esclusione di Chernobyl – la regione nel nord dell’Ucraina entro un raggio di 30 km dalla centrale energetica – è fisicamente e geneticamente diversa dalle sue controparti altrove, il che pone domande sull’impatto delle radiazioni croniche sul DNA.
«Chernobyl è stata una tragedia di dimensioni incomprensibili, ma ancora non comprendiamo appieno gli effetti del disastro sulle popolazioni locali», afferma Sophia Tintori, ricercatrice post-dottorato presso il Dipartimento di Biologia dell’Università di New York (NYU) e autrice principale dello studio pubblicato in loro Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze (PNAS). «¿L’improvviso cambiamento ambientale ha selezionato specie, o anche individui all’interno di una specie, naturalmente più resistenti alle radiazioni ionizzanti?».
Per indagare su questo, Tintori e i suoi colleghi si sono rivolti ai nematodi, minuscoli insetti con genomi semplici e riproduzione rapida, che li rendono particolarmente utili per comprendere i fenomeni biologici di base.
«Questi animali vivono ovunque e si riproducono rapidamente, motivo per cui attraversano classi di generazioni evolutive mentre un tipico vertebrato si sta ancora mettendo le scarpe», ha spiegato Matthew Rockman, professore di biologia alla New York University e autore principale dello studio.
«Avevo visto le immagini della zona di esclusione e sono rimasto sorpreso da quanto sembrasse verdeggiante e traboccante; Non lo avrei mai immaginato pieno di vita”, ha detto Tintori. «Se voglio trovare animali particolarmente tolleranti all’esposizione alle radiazioni, questo è un paesaggio che avrebbe potuto essere selezionato per loro».
I vermi di Chernobyl
In collaborazione con scienziati ucraini e colleghi americani, tra cui il biologo Timothy Mousseau dell’Università della Carolina del Sur, che ha studiato gli effetti delle radiazioni dei disastri di Chernobyl e Fukushima, Tintori e Rockman hanno visitato la zona di esclusione di Chernobyl nel 2019 per determinare se le radiazioni croniche ha avuto un impatto rilevabile sugli esseri umani nella regione.
Tintori nella zona di esclusione di Chernobyl utilizza dispositivi di protezione individuale per proteggersi dal polpo e dai detriti radioattivi. Credito: Matthew Rockman.
Con contatori Geiger portatili per misurare i livelli di radiazione locale e attrezzature personali per proteggersi dai polpi radioattivi, raccogliendo fanghi da campioni di suelo, frutti decomposti e altri materiali organici. Gli animali sono stati raccolti in luoghi della zona con diversi livelli di radiazione, da livelli bassi simili a quelli della città di New York (radioattività trascurabile) a siti con elevata radiazione paragonabile allo spazio (pericolosi per l’uomo, ma non è chiaro se fossero pericolosi per i vermi).
Dopo aver raccolto i campioni sul campo, il team li ha portati al laboratorio sul campo di Mousseau in un’antica villa a Chernobyl, dove hanno separato i campioni di nematodi del suolo e della frutta. Successivamente, si sono recati in un hotel a Kiev dove, utilizzando microscopi da viaggio, hanno analizzato e stabilito le colture di ciascun maiale.
Tintori ha misurato la radiazione in un altro luogo dove i ricercatori hanno raccolto fanghi di materia organica, compresi frutti decomposti. Credito: Matthew Rockman.
Tornati nel laboratorio della New York University, i ricercatori hanno continuato a studiare gli animali, incluso il loro congelamento.
«Siamo stati in grado di crioconservare gli animali e scongelarli per studi successivi. Ciò significa che possiamo fermare l’evoluzione in laboratorio, cosa impossibile con la maggior parte degli altri modelli animali, e molto utile quando vogliamo confrontare animali che hanno vissuto storie evolutive diverse”, sottolinea Rockman.
Si sono concentrati sulla loro analisi di 15 ratti di una specie di nematode chiamata Oscheius tipulaeche è stato utilizzato in studi genetici ed evolutivi, sequenziando i loro genomi e confrontandoli con quelli di cinque O. tipulae da altre parti del mondo.
DNA diverso, ma non a causa delle radiazioni
Gli scienziati sono rimasti sorpresi nello scoprire che, utilizzando diverse analisi, non sono riusciti a rilevare alcun segno di danno da radiazioni nei genomi degli animali di Chernobyl.
“Ciò non significa che la zona sia sicura; meglio significa che i nematodi sono animali veramente resistenti e possono resistere a condizioni estreme”, ha commentato Tintori. «Sappiamo anche per quanto tempo ciascuno degli animali che abbiamo raccolto è rimasto lì, quindi non possiamo essere sicuri del livello di esposizione ricevuto da ciascun animale e dai suoi antenati negli ultimi quattro decenni».
Rockman osserva i nematodi al microscopio in un laboratorio improvvisato in un hotel di Kiev. Credito: Sofia Tintori.
Chiedendosi se la mancanza di firma genetica fosse dovuta al fatto che gli animali che vivono a Chernobyl sono insolitamente efficienti nel proteggere o riparare il loro DNA, i ricercatori hanno progettato un sistema per confrontare la velocità con cui crescono le popolazioni di animali e lo hanno utilizzato per misurare la sensibilità del DNA. i discendenti di ciascuno dei 20 gusano geneticamente distinti a diversi tipi di danno al DNA.
Sebbene le linee di suini differissero in termini di tolleranza al danno al DNA, queste differenze non corrispondevano ai livelli di radiazione in ciascun sito di raccolta. Le loro scoperte suggeriscono che i vermi di Chernobyl non sono necessariamente più tolleranti alle radiazioni e che il paesaggio radioattivo non li ha costretti ad evolversi.
Ciò che gli esseri umani possono insegnarci sulla nostra biologia
I risultati forniscono agli autori dello studio indizi su come la riparazione del DNA può variare da un individuo all’altro, nonostante la semplicità genetica O. tipulaepotrebbe portare a una migliore comprensione della variazione naturale negli esseri umani.
Vermi raccolti nella zona di esclusione di Chernobyl, visti al microscopio. Credito: Sofia Tintori.
«Ora che sappiamo di quali ceppi O. tipulae sono più sensibili o più tolleranti ai danni al DNA, possiamo usare questi ceppi per studiare perché alcune persone hanno maggiori probabilità di altre di subire gli effetti degli agenti cancerogeni”, spiega Tintori.
Il modo in cui i diversi individui all’interno di una specie rispondono al danno al DNA è una delle principali preoccupazioni per i ricercatori sul cancro che cercano di capire perché alcuni esseri umani con una predisposizione genetica a questa malattia la sviluppano, mentre altri no.
«Pensare a come gli individui rispondono diversamente agli agenti che danneggiano il loro DNA presenti nell’ambiente è qualcosa che ci aiuterà ad avere una visione chiara dei nostri stessi fattori di rischio», ha concluso.
Fonte: New York. Edizione: deputato.
