في أعقاب أسوأ كارثة نووية في العالم في تشيرنوبيل في عام 1986، تحولت المنطقة المحيطة المعروفة باسم المنطقة المحظورة، إلى مشهد إشعاعي قاتل.
اكتشاف العلماء للديدان المقاومة للإشعاع في منطقة تشيرنوبيل المحظورة يمكن أن يساعد في أبحاث السرطان البشرية.
أدت كارثة عام 1986 في محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية (التهجئة الأوكرانية المفضلة) إلى تحويل المنطقة المحيطة بها إلى أكثر المناظر الطبيعية إشعاعًا على وجه الأرض. تم إجلاء البشر، لكن العديد من النباتات والحيوانات لا تزال تعيش في المنطقة، على الرغم من مستويات الإشعاع العالية التي استمرت بعد ما يقرب من أربعة عقود.
وجدت دراسة جديدة أجراها باحثون في جامعة نيويورك أن التعرض للإشعاع المزمن من تشيرنوبيل لم يدمر جينومات الديدان المجهرية التي تعيش هناك اليوم – وهذا لا يعني أن المنطقة آمنة، كما حذر العلماء، لكنه يشير إلى أن هذه الديدان يتمتعون بالمرونة بشكل استثنائي.
علاوة على ذلك، يمكن أن يقدم هذا الاكتشاف أدلة حول سبب إصابة البشر الذين لديهم استعداد وراثي للإصابة بالسرطان بالمرض، في حين لا يصاب به الآخرون. في السنوات الأخيرة، اكتشف الباحثون أن بعض الحيوانات التي تعيش في منطقة تشيرنوبيل المحظورة – وهي المنطقة الواقعة في شمال أوكرانيا ضمن دائرة نصف قطرها 18.6 ميلًا من محطة الطاقة – تختلف جسديًا وجينيًا عن نظيراتها في أماكن أخرى، مما يثير تساؤلات حول تأثير الأمراض المزمنة. الإشعاع على الحمض النووي.
وقالت صوفيا تينتوري، زميلة ما بعد الدكتوراه في قسم علم الأحياء بجامعة نيويورك والمؤلفة الأولى للتقرير: “كانت تشيرنوبيل مأساة ذات نطاق غير مفهوم، لكننا ما زلنا لا نملك فهمًا كبيرًا لآثار الكارثة على السكان المحليين”. دراسة نشرت في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم (PNAS). “هل أدى التحول البيئي المفاجئ إلى اختيار أنواع، أو حتى أفراد ضمن نوع ما، تكون أكثر مقاومة للإشعاعات المؤينة بشكل طبيعي؟”
اتجهت تينتوري وزملاؤها إلى الديدان الخيطية، وهي ديدان صغيرة ذات جينومات بسيطة وتتكاثر بسرعة، مما يجعلها مفيدة بشكل خاص لفهم الظواهر البيولوجية الأساسية. وقال ماثيو روكمان، أستاذ علم الأحياء في جامعة نيويورك والمؤلف الرئيسي للدراسة: “تعيش هذه الديدان في كل مكان، وتعيش بسرعة، لذا فهي تمر بعشرات الأجيال من التطور بينما لا تزال الفقاريات النموذجية ترتدي حذائها”.
وأضاف تينتوري: “لقد رأيت لقطات للمنطقة المحظورة وفوجئت بمدى خصبها ونموها الكثيف، ولم أفكر مطلقًا في أنها تعج بالحياة”. “إذا كنت أرغب في العثور على ديدان تتحمل بشكل خاص التعرض للإشعاع، فهذا هو المشهد الذي ربما تم اختياره بالفعل لذلك.”
بالتعاون مع العلماء في أوكرانيا والولايات المتحدة. زملاء – بما في ذلك عالم الأحياء تيموثي موسو من جامعة كارولينا الجنوبية، الذي يدرس آثار الإشعاع الناتج عن كارثتي تشيرنوبيل وفوكوشيما – زار تينتوري وروكمان منطقة تشيرنوبيل المحظورة في عام 2019 لمعرفة ما إذا كان للإشعاع المزمن تأثير يمكن اكتشافه على ديدان المنطقة .
ومع وجود عدادات جيجر في متناول اليد لقياس المستويات المحلية للإشعاع ومعدات الحماية الشخصية للوقاية من الغبار المشع، قاموا بجمع الديدان من عينات التربة والفواكه المتعفنة والمواد العضوية الأخرى. تم جمع الديدان من مواقع في جميع أنحاء المنطقة بكميات مختلفة من الإشعاع، تتراوح من مستويات منخفضة على قدم المساواة مع مدينة نيويورك (قليلة الإشعاع) إلى مواقع عالية الإشعاع على قدم المساواة مع الفضاء الخارجي (خطيرة على البشر، ولكن من غير الواضح ما إذا كان سيتم ذلك أم لا). خطير على الديدان).
وبعد جمع العينات في الميدان، أحضرها الفريق إلى مختبر موسو الميداني في منزل سكني سابق في تشيرنوبيل، حيث قاموا بفصل مئات الديدان الخيطية من التربة أو الفاكهة. ومن هناك، توجهوا إلى أحد فنادق كييف، حيث قاموا، باستخدام مجاهر السفر، بعزل وتكوين ثقافات من كل دودة.
وبالعودة إلى مختبر جامعة نيويورك، واصل الباحثون دراسة الديدان، والتي تضمن جزء منها تجميدها. “يمكننا حفظ الديدان بالتبريد، ثم تذويبها لدراستها لاحقًا. وقال روكمان: “هذا يعني أنه يمكننا إيقاف التطور من الحدوث في المختبر، وهو أمر مستحيل مع معظم النماذج الحيوانية الأخرى، وهو ذو قيمة كبيرة عندما نريد مقارنة الحيوانات التي شهدت تاريخًا تطوريًا مختلفًا”.
وركزوا تحليلاتهم على 15 دودة من نوع من الديدان الخيطية تسمى Oscheius Tipulae، والتي تم استخدامها في الدراسات الجينية والتطورية. وقاموا بتسلسل جينومات 15 ديدانًا من نوع O. Tipulae من تشيرنوبيل وقارنوها بجينومات خمس ديدان من نوع O. Tipulae من أجزاء أخرى من العالم.
تفاجأ الباحثون عندما وجدوا أنهم، باستخدام العديد من التحليلات المختلفة، لم يتمكنوا من اكتشاف علامة الضرر الإشعاعي على جينومات الديدان المنبعثة من تشيرنوبيل. وأشار تينتوري إلى أن “هذا لا يعني أن تشيرنوبيل آمن – بل يعني على الأرجح أن الديدان الخيطية هي حيوانات مرنة حقًا ويمكنها تحمل الظروف القاسية”. “لا نعرف أيضًا المدة التي قضتها كل من الديدان التي جمعناها في المنطقة، لذلك لا يمكننا التأكد بالضبط من مستوى التعرض الذي تلقته كل دودة وأسلافها على مدى العقود الأربعة الماضية”.
متسائلين عما إذا كان الافتقار إلى التوقيع الجيني يرجع إلى أن الديدان التي تعيش في تشيرنوبيل فعالة بشكل غير عادي في حماية أو إصلاح الحمض النووي الخاص بها، صمم الباحثون نظامًا لمقارنة مدى سرعة نمو مجموعات الديدان واستخدموه لقياس مدى حساسية أحفاد كل من الديدان. 20 دودة متميزة وراثيا كانت لأنواع مختلفة من تلف الحمض النووي.
في حين أن سلالات الديدان كانت مختلفة عن بعضها البعض في مدى قدرتها على تحمل تلف الحمض النووي، فإن هذه الاختلافات لم تتوافق مع مستويات الإشعاع في كل موقع جمع. تشير النتائج التي توصلوا إليها إلى أن ديدان تشيرنوبيل ليست بالضرورة أكثر تحملاً للإشعاع وأن المشهد الإشعاعي لم يجبرها على التطور.
تعطي النتائج للباحثين أدلة حول كيفية اختلاف إصلاح الحمض النووي من فرد لآخر – وعلى الرغم من البساطة الجينية لـ O. Tipulae، إلا أنها يمكن أن تؤدي إلى فهم أفضل للتنوع الطبيعي لدى البشر. قال تينتوري: “الآن بعد أن عرفنا أي سلالات من O. Tipulae أكثر حساسية أو أكثر تحملاً لتلف الحمض النووي، يمكننا استخدام هذه السلالات لدراسة سبب كون الأفراد المختلفين أكثر عرضة من غيرهم للمعاناة من تأثيرات المواد المسرطنة”.
إن كيفية استجابة الأفراد المختلفين في نوع ما لتلف الحمض النووي هو في مقدمة اهتمامات الباحثين في مجال السرطان الذين يسعون إلى فهم سبب إصابة بعض البشر الذين لديهم استعداد وراثي للإصابة بالسرطان بالمرض، في حين لا يصاب به آخرون. وأضاف تينتوري: “إن التفكير في كيفية استجابة الأفراد بشكل مختلف للعوامل الضارة بالحمض النووي في البيئة هو أمر سيساعدنا في الحصول على رؤية واضحة لعوامل الخطر الخاصة بنا”.