Коли ще жили прабаби Альфа, Бета, Гамма й прадід Уран

Навколо Чорнобиля склалося багато легенд. Розповіді про двоголових чудовиськ та інших чорнобильських мутантів час від часу збурюють уяву читачів періодики. А то раптом вихором пронесеться чутка про небаченого птаха-монстра, який живе в «джунглях» зони відчуження. Що й не дивно - якщо якесь явище не знаходить наукового пояснення, інформаційний вакуум заповнюється міфо- чи легендотворчістю. Після 26 квітня 1986 року ми стали жити в іншому світі, в якому чудова поліська природа перетворилася на «зону відчуження», а сотні тисяч людей отримали трагічний статус «чорнобильців». Якими можуть стати наслідки чорнобильської катастрофи для людини та інших біологічних видів? Які генетичні зміни викликані вибухом на ЧАЕС? Як умови довкілля, що різко змінилися, позначаться на майбутніх поколіннях?

Спостереження за кількома поколіннями тварин в умовах зони відчуження лягли в основу монографії «Популяційно-генетичні наслідки екологічного стресу на прикладі аварії на Чорнобильській АЕС» (автори - Т.Глазко, Н.Архипов, В.Глазко). Підготовлена кілька років тому, ця наукова праця так і не знайшла свого видавця. Сумна доля і біологічних експериментів, які згодом могли б дати вичерпні відповіді на хвилюючі запитання, - через припинення фінансування їх довелося згорнути. Щоправда, ці унікальні дослідження не залишилися не затребуваними - до них виявляють величезний інтерес за кордоном. Професора Валерія Глазка неодноразово запрошували з доповідями на міжнародні конференції та конгреси. Нещодавно він представив результати досліджень українських генетиків на міжнародній конференції в Берліні, присвяченій двадцятій річниці чорнобильської трагедії, зокрема впливу радіаційного забруднення на живий світ.

- Коли незабаром після катастрофи на ЧАЕС я з колегами став займатися вивченням її генетичних наслідків, перед нами стояло, здавалося б, просте завдання - з’ясувати, яка кількість мутацій і в яких генах виникає під впливом іонізуючого випромінювання, - розповідає Валерій Іванович. - Адже в лабораторних дослідженнях було доведено, що гостре опромінення призводить до виникнення мутацій, є навіть обгрунтовані розрахунки між розміром дози впливу і кількістю генетичних дефектів, що виникають. У принципі, ми не очікували якоїсь якісно нової інформації, перед нами стояло суто кількісне завдання - підрахувати, скільки мутантів водиться в Чорнобильській зоні. Вже були відомі результати численних досліджень, які показують, що в умовах зони відчуження в різних видів чітко простежується підвищення темпів соматичного мутагенезу, тобто кількості мутантних клітин у різноманітних органах і тканинах. Оскільки кореляція між частотою мутацій у клітинах соми (тіла) і в статевих клітинах відома досить давно, справа здавалося простою та очевидною - підрахувати кількість мутантних особин і виявити найуразливіші гени.

Наші дослідження базувалися на трьох основних моделях. Перша - покоління великої рогатої худоби, яке відтворювалося в умовах зони відчуження ЧАЕС в експериментальному господарстві «Новошепеличі» (експериментальний віварій Чорнобильського науково-технічного центру міжнародних досліджень). Річ у тім, що за фізичним порядком генів у хромосомах і малоплідністю ці домашні тварини близькі до людини.

Трьох корів і бика дослідники знайшли 1987 року поблизу реактора, що вибухнув. Вочевидь, у паніці евакуації про тварин забули й ті розбрелися лісом. Вони й стали основою експериментального стада, що відтворювалося на фермі в Новошепеличах за умов радіонуклідного забруднення близько 200 Ku (км2, у 10 км від «саркофага». Корів назвали Альфа, Бета й Гамма, а бика - Уран (почуття гумору не залишає людей навіть під час найтяжчих випробувань). Потім туди завезли ще 15 корів із відносно чистої зони.

Друга модель - традиційні біоіндикаторні види для оцінки екологічного забруднення - миші-полівки (різні види), виловлені в зоні відчуження ЧАЕС. І третя - кілька лабораторних ліній мишей, які розмножувалися в Чорнобильській зоні в спеціальному віварії Інституту молекулярної біології та генетики НАН України.

- І чи багато серед них було виявлено мутантів?

- Я був дуже здивований, коли на забрудненій території ніяких мутантів виявити не вдалося. І це при тому, що добре відомо про певні генетичні ушкодження, які виникають у деяких видів спонтанно, без будь-яких генотоксичних впливів. У видів, у геномі яких є одноплечі хромосоми (до них належать лабораторні лінії мишей і велика рогата худоба), типова поява спонтанних мутантів із двоплечими хромосомами, що злилися (т.зв. робертсонівські транслокації). Природно було очікувати, що принаймні такі мутанти в зоні є. Тим паче що в районах із підвищеною сейсмічною активністю і фоном іонізуючого випромінювання, а також при опроміненні мишей у лабораторних умовах такі мутанти з’являються в нащадків частіше, ніж зазвичай. Це здавалося парадоксальним - інтенсивність іонізуючого опромінення різко збільшена, кількість клітин із хромосомними «поломками» в організмах зросла, а мутантів немає. Досліджували інших домашніх тварин в 30-кілометровій зоні, а також нутрій, однак і серед них мутантів не виявили.

- Куди ж вони поділися?

- Природа чинить мудро. В опромінених мишей, як виявилося, збільшується ембріональна смертність, причому доімплантаційна (тобто на стадії, що передує імплантації ембріона в матку). У дослідженнях наших колег з Інституту молекулярної біології та генетики, докторів біологічних наук С. Малюти й А. Соломко було показано, що навіть за умов культивування ранніх ембріонів, отриманих з опромінених мишей, частина з них запізнюється з дробінням. Вони виявляються просто не готовими до приживлення і гинуть.

- Відбувається це внаслідок порушення синхронності подій розвитку ембріона та змін у материнському організмі, - пояснює доктор сільськогосподарських наук Тетяна Глазко, яка вивчає вплив екологічних стресів на різні види живих істот. - Чим більше генетичних дефектів потрібно залікувати, тим довша кожна стадія клітинного циклу. У зв’язку з цим на запитання, куди поділися мутанти, вочевидь, можна відповісти так - вони просто не народжуються, тому що в живому організмі є складні механізми контролю стану генома й дефектні клітини відбраковуються ще на стадії формування гамет. Тому випадки появи на світ мутантних особин, які викликані збоями в системі контролю генетичної сталості, зустрічаються досить рідко.

- Які спостерігалися зміни в поколіннях тварин, зокрема великої рогатої худоби за умов підвищеної радіації?

- Дуже істотні. Альфа, Бета і Гамма, які послужили справі науки й народилися ще до аварії на ЧАЕС і вмерли в похилому, як для корів, віці, дали життя в цілому 28 телятам. Наприклад, Альфа востаннє народила 1999 року, маючи 16 років від роду. У середньому на кожну з названих корів припадало по 0,9 теляти на рік. Сім із 15 їхніх дочок узагалі не мали потомства, а вісім дали життя сумарно 26 телятам. На кожну дочку прийшлося по 0,4 теляти на рік. Тобто плодючість корів у другому поколінні знизилася вдвічі. Ще гірші справи з репродуктивними можливостями в другого покоління корів, завезених у «Новошепеличі» із Поліського. З 27 дочок поліських корівок тільки сім дали потомство. Інші або взагалі його не мали, або воно виявилося нежиттєздатним (незабаром після появи на світ телята гинули, причому переважно самці).

Спостереження за кількома поколіннями різних видів тварин послужили підставою для невтішного висновку: вплив хронічного низькодозового іонізуючого опромінення призводить до зниження репродуктивної функції. При цьому дуже важливо підкреслити, що наступні покоління до нього адаптуються повільно. Виражені відхилення за частотами мутацій у клітинах соми (тіла) спостерігалися в другому, третьому й навіть десятому поколіннях тварин, які відтворюються в радіаційно забруднених умовах.

- За нашими спостереженнями, потрібно як мінімум 30-35 поколінь, щоб вид міг пристосуватися до підвищеного радіаційного фону, - вважає В.Глазко. - Та найстрашніше навіть не в цьому. У зв’язку з наслідками чорнобильської катастрофи виникли популяційно-генетичні проблеми, які, із моєї точки зору, набагато гірші за появу одиничних мутантів. Суть їх - у зміні генетичної структури популяцій.

- Відповідно до дарвінівської теорії, у результаті природного добору виживають і розмножуються переважно ті особини, які найбільше пристосовані до зовнішнього середовища. Отже, коли в ньому відбуваються глобальні зміни, то починають розмножуватися не ті особини, які переважали раніше?..

- Цілком вірно. І хоч би як це було сумно, але, як показують дослідження, найбільші шанси на виживання в постчорнобильських умовах мають ті особини, генетична структура яких зміщається у бік найменш спеціалізованих форм. Відповідь на хронічну дію низькодозового іонізуючого опромінення полягає не в появі нових варіантів генів, як передбачалося, а в доборі сполучень «старих» генів, комбінація яких найсприятливіша для відтворення в нових умовах. Виходячи з теорії І.Шмальгаузена, зміна умов природного добору приводить до того, що відтворюються переважно найменш спеціалізовані форми. Зміни в генетичній структурі - від типової для високоспеціалізованої молочної породи у бік менш спеціалізованих форм, характерних для м’ясної худоби, - чітко спостерігалися в поколіннях ВРХ, які відтворюються в зоні відчуження.

Добре відомий також зв’язок між стійкістю до іонізуючого опромінення і складністю організації біологічних об’єктів. Як правило, найстійкіші найбільш примітивні форми. Це однаковою мірою справедливо як стосовно видів, так і, власне, організмів, їхніх тканин і систем. Наприклад, у ссавців найчутливішою до іонізуючого опромінення є нервова тканина. Є дані вітчизняних і закордонних учених, які у різних видів тварин спостерігали різноманітні нейрофізіологічні зміни, пов’язані з наслідками чорнобильської катастрофи.

- Спостереження про втрату спеціалізації наштовхують на сумні міркування... Як можуть відбитися такі наслідки на людині? Як Чорнобиль вплине на наших дітей?

- У світі вже накопичилося досить багато даних, які підтверджують подібні песимістичні припущення. Свого часу у Данії був проведений комплекс досліджень, який показав, що в дітей, народжених після перших вибухів атомних бомб у повітряному середовищі, спостерігалося порушення здатності до абстрактного мислення. Аналогічні порушення були виявлені й у дітей, які з’явилися на світ після катастрофи на ЧАЕС. Багато закордонних дослідників указують також на збільшення дитячої смертності, мертвонароджуваність, спонтанних абортів. Є чіткі дані про зростання смертності дітей до року в європейських країнах у 1987 р. Зокрема, на забруднених територіях сусідньої Білорусі помітно збільшився показник безплідності (у 1991 р. в 5,5 разу порівняно з 1986 р.)

Пропрацювавши п’ятнадцять років у зоні відчуження, ми нерідко замислюємося над тим, чи не є проблема безплідності, із якою дедалі частіше зіштовхуються європейці, розплатою за Чорнобиль, за техногенне забруднення взагалі? Адже якщо в корів (ця тварина виявилася унікальним індикатором, який дозволяє спостерігати за реакціями живого організму в різноманітному екологічному середовищі) народжуються не всі телята, котрі могли б з’явитися на світ за сприятливих умов, то правомірно припустити, що проблема відтворення однаковою мірою стосується і виду Homo sapiens. В умовах глобалізації екологічної кризи неминуче втрачається частина генофонду всього живого, зокрема, і людини.

І ще один важливий висновок, який випливає з наших досліджень. Реальна проблема для здоров’я населення пов’язана не стільки із самою дозою іонізуючого опромінення, скільки з її «новизною» для даної популяції. Річ у тім, що людська популяція, яка проживає на територіях, що зазнали радіоактивного забруднення внаслідок катастрофи на ЧАЕС, до цього ніколи не зіштовхувалася з такими дозами. Звичайно, у світі є чимало місць, де природний радіаційний фон у десятки, а то й сотні разів вищий за середньосвітовий. З них найвідоміша провінція Рамзар в Ірані, де річна доза радіоактивного випромінювання досягає 260 мЗв (мілізівертів), тоді як середньосвітова - 3,5 мЗв/рік. При цьому в тамтешніх жителів не спостерігається ні підвищеної смертності, ні масового народження дітей з уродженими вадами розвитку. Дослідження популяцій людей, які живуть у таких місцевостях, свідчать, що в них із покоління в покоління відбувається селекція на підвищення радіорезистентності. Чутливі до високих доз там поступово вимерли. Вочевидь, зміна умов середовища проживання внаслідок її забруднення може призвести до зникнення з генофонду радіочутливих особин і, відповідно, до зміни генетичної структури популяцій. (До речі, серед 116 тисяч відселених із Чорнобильської зони, тільки 5% одержало дозу іонізуючого опромінення понад 100 мЗв на рік, і саме цю дозу прийнято вважати тією межею, після якої чітко простежується збільшення частоти онкологічних захворювань.) Є дані, які дозволяють припускати, що в дітей, котрі в ембріональний період розвитку одержали дозу іонізуючого опромінення близько 30 мЗв, можуть виникати проблеми з репродукцією.

У середині 90-х років виникло поняття «слов’янський хрест», який знаменує перехід до тенденції перевищення смертності над народжуваністю в деяких європейських державах. За останні п’ятнадцять років населення України скоротилося більш ніж на п’ять мільйонів чоловік, і сталося це, як кажуть, без чуми і війни. «Внесок» у цю тенденцію чорнобильської катастрофи європейські країни зможуть реально оцінити років через 15-20, тому що діти, які народилися після 26 квітня 1986 року, тільки вступають у репродуктивний період. Тому, хоч би як важко нам це чути - Чорнобиль у нас ще попереду.