Чернобыль снижает плодовитость и бьет по генофонду

Чернобыльские коровы «рассказали» российским генетикам, чем аукнется авария на ЧАЭС: мутантов и монстров не будет. Но в условиях постоянной радиации выживают самые выносливые и исчезают элитные породы.

После аварии на ЧАЭС людей эвакуировали, дома снесли, а домашних животных забили. «Из-за полученных доз животные стали источником ионизирующего излучения, -- рассказывает корреспонденту Infox.ru Борис Богданов, ликвидатор аварии. - В фермерских хозяйствах не могли забить сразу все поголовье скота, поэтому коров доили, но молоко выливали в траншеи, - продолжает ликвидатор. – Я помню настоящие молочные реки и заводи».

Копытные очевидцы

Ликвидаторы забили не всех - некоторые животные разбрелись по лесам или прижились на покинутых хранилищах корма. Еще на протяжении двух-трех лет после завершения защитных мероприятий коровы и быки скитались по пастбищам зоны отчуждения. Осенью 1987 году директор Чернобыльского научного центра Николай Архипов и заведующий лабораторией радиоэкологии животных Николай Буров нашли неподалеку от реактора трех коров и быка. Ученые отловили копытных и дали им жизнерадостные чернобыльские клички: Альфа, Бета, Гамма и Уран. На этих, бодрых, немного агрессивных, в меру упитанных и вполне здоровых животных с нормальным аппетитом и влажным носом биологи поставили уникальный эксперимент. Точнее, невольный эксперимент поставили другие люди, а ученые просто наблюдали за копытными свидетелями аварии на ЧАЭС. Ценность биологического исследования состоит в том, что рогато-копытные очевидцы не покидали зону радиоактивного загрязнения: все это время они жили на удалении 4-5 километров от аварийного реактора. Более того, бык Уран, предположительно потомок Беты, родился незадолго до аварии. То есть, он получал ежедневную дозу радиации с рождения.

Ученые переселили коров и быка на молочную ферму в зоне отчуждения (село Новошепеличи). Здесь животные гуляли в просторном загоне (площадь 5000 кв. метров) и питались радиоактивными кормами: свежими и теми, что были заготовлены еще в 1985 году. А с 1988 года биологи обогатили рацион копытных испытуемых сочными припятскими огурцами. Бык периодически оплодотворял коров, а те приносили потомство и давали молоко. Ничего особенного, по-настоящему экспериментального ученые не делали: исследователи измеряли уровень радионуклидов в моче и крови; проводили регулярную диспансеризацию.

Радиация как контрацептив

К огорчению сталкеров и любителей острых ощущений у радиоактивных коров не выросла вторая пара рогов, не умножились копыта, и не раздвоилось вымя. Более того, у животных родились здоровые одноголовые(!) телята: «Шерсть ровная и блестящая, кожа эластичная, нос влажный, аппетит хороший, признаки апатии отсутствуют», -- описывает своих подопечных Николай Архипов.

«Мы провели генетическое типирование потомства трех коров и обратили внимание, что по одному из генов происходит отбор: преимущественно передается материнский аллель (вариант гена), характерный для более древних (аборигенных) пород. То есть, «породистая» отцовская аллель не наследовалась, -- объясняет Татьяна Глазко. -- Пришлось завести в зону еще специализированных молочных коров и продолжить наблюдения». Так в 1992 году к чернобыльскому стаду примкнули молочные чернушки из незагрязненной территории. И тут оказалось, что среди телят, появившихся в этом экспериментальном хозяйстве, почти четверть рождаются мертвыми или погибают от паралича и заболеваний желудочно-кишечного тракта в первые три месяца жизни; а большинство выживших коров, рожденных в первом чернобыльском поколении – стерильны.

Так, шестнадцать здоровых коров, рожденных в чистой зоне, в течение шести лет жизни на отчужденной территории принесли девяносто шесть телят (то есть, примерно по одному теленку в год, что соответствует норме). Правда, двадцать телят (21%) погибли в первые три месяца жизни. Из первого дочернего поколения (тридцать шесть выживших коров) почти 60% телок оказались стерильными; остальные принесли телят, четверть из которых погибли, не дожив до трехмесячного возраста. И только коровы второго дочернего поколения (внучки) в течение четырех лет приносили по одному здоровому теленку в год. «Сложилось впечатление, что если коровы попали в загрязненную территорию после рождения, это почти не сказывалось на их репродуктивной функции, -- объясняет корреспонденту Infox.ru Татьяна Глазко. – У коров, прошедших период внутриутробного развития в условиях повышенного радиационного фона резко снижалась плодовитость». С биологической точки зрения этому факту есть простое объяснение: предшественники яйцеклеток (ооциты) закладываются еще в период эмбрионального развития. Поэтому, максимальный репродуктивный потенциал млекопитающей самки – это те клетки-полуфабрикаты, с которыми она родилась. К детородному возрасту, под воздействием внешних факторов и болезней, количество будущих яйцеклеток может уменьшиться. А вот новые предшественницы ни при каких условиях уже не появятся: ни свежий воздух, ни чистые корма, ни биологические добавки не могут повлиять на количество уже сформированных ооцитов. В этом смысле радиация могла сработать как контрацептив и убить будущие яйцеклетки в тот момент, когда телочка была еще эмбрионом. «Вклад Чернобыльской катастрофы в здоровье человека можно будет оценить только через несколько десятков лет, поскольку поколение, родившееся после аварии, только вступает в репродуктивный возраст», -- считает Татьяна Глазко.

Мутанты и монстры

Фертильные коровы тоже не приносили телят-монстров. Однако это не означает, что мутантов не было: в организме работают высокоточные системы восстановления генетического материала и выбраковки некачественных эмбрионов. Поэтому на свет появляются только вполне здоровые особи, с незаметными или нефункциональными генетическими изменениями. Живорожденные особи с набором патогенных мутаций не оставляют потомства: они либо стерильны, либо умирают до достижения репродуктивного возраста.

Чаще эмбрионы с большим количеством мутаций даже не появляются на свет: еще на стадии зиготы клеточные механизмы начинают зализывать генетические раны, поэтому зародыш развивается медленно и просто не успевает прижиться в матке. То есть, после оплодотворения у животного не развивается беременность. И даже прижившийся эмбрион-мутант не рождается. Например, у человеческого плода самая распространенная аномалия развития мозга – циклопия (голопрозенцефалические нарушения). При крайней степени такой патологии у плода развивается мозг, не разделенный на полушария; внешне у ребенка изуродовано лицо: имеется один неполноценный глаз и кожная складка, напоминающая нос. Такие дети нежизнеспособны и появляются с частотой 1 на 16 000 живорождений. Остальные погибают в утробе матери: один из двухсот выкидышей – умерший циклоп. Это значит, что в поисках последствий радиации или других неблагоприятных факторов среды не обязательно охотиться на двухголовых или одноглазых монстров. Достаточно оценить количество мертворождений и выкидышей; изучить репродуктивный потенциал взрослых особей, зачатых и рожденных на загрязненной территории. «После любой экологической катастрофы, и после Чернобыля в частности, на свет появляются не все, кто должен был появиться», -- подводит итог многолетних исследований Валерий Глазко.

Породистые мутанты вывелись

Валерий и Татьяна Глазко не только наблюдали за плодовитостью и внешним здоровьем чернобыльских коров; ученые исследовали генетические особенности животных. Биологи следили за перестройками ДНК, которые, в принципе, не проявляются внешними патологиями. Если бы ученые были просто ветеринарами, а не генетиками, то в медицинской карточке коровы появилась бы запись «патологий не обнаружено, корова здорова». Но на молекулярно-клеточном уровне биологи выявили нарушения в синтезе ферментов, самые заметные -- в почках и сердце. «Основное направление — увеличение синтеза тех форм ферментов, которые характерны для менее специализированной ткани», -- говорит Валерий Глазко корреспонденту Infox.ru, показывая, что сердечная мышца синтезирует несердечный белок. Исследуя структурные гены, кодирующие белки и ферменты, а также разные геномные фрагменты ДНК, ученые пришли к выводу, что черно-пестрый скот, рожденный и живущий при постоянном облучении в низкой дозе, оказывается ближе к серой украинской породе, нежели к черно-пестрому скоту из относительно «чистой» зоны. То есть, природа перетасовывает «специализированные» аллели и отбирает более дикие формы – те, которые помогают животному выжить в условиях радиоактивного загрязнения. «У потомков накапливаются варианты по таким генам, которые типичны для примитивных, но более выносливых животных», -- поясняет Татьяна и Валерий.

Генетики объясняют, что подобная перетасовка вариантов генов в потомстве – это естественная реакция популяции на экологический стресс. Преимущество для воспроизводства получают наиболее примитивные, но и наиболее устойчивые формы, о чем писал еще известный эволюционист И.Шмальгаузен. Полученные результаты – яркий пример того, что в условиях постоянного воздействия радиации происходит снижение специализации и в каком-то смысле - вырождение генофонда.

В ближайшее время Infox.ru сообщит о том, что «рассказали» мышки российским генетикам.