ПРАБАБУСІ АЛЬФА, БЕТА, ГАМА Й ПРАДІД УРАН

Про чорнобильських мутантів стільки писали газети, а після того, як знімок восьминогого лошати свого часу облетів весь світ, лише в закоренілого скептика міг залишитися сумнів в існуванні в зоні відчуження ЧАЕС двоголових монстрів та інших чудовиськ. У перші роки після чорнобильської катастрофи наука не могла дати однозначну відповідь із приводу її генетичних наслідків для живих організмів. Що, в принципі, можна пояснити - спостереження за розвитком подій та їхній аналіз потребують певного відрізка часу.

Ось уже півтора десятиліття відокремлюють нас від тієї чорної квітневої ночі, із якої почався відлік постчорнобильської епохи. Після 26 квітня 1986 року всі ми раптом стали жити в іншій країні й в іншому світі, де природа перетворилася на «навколишнє середовище», а люди - у «контингент, що проживає в зоні забруднення». Як умови середовища, що різко змінилися, позначаються на розвитку окремих видів та їх угруповань? Як це може відбитися на майбутніх поколіннях? Спостереження за кількома поколіннями тварин в умовах зони відчуження ЧАЕС лягли в основу монографії «Популяційно-генетичні наслідки екологічного стресу на прикладі аварії на Чорнобильській АЕС» (автори - Т.Глазко, М.Архипов, В.Глазко). Напередодні сумної річниці катастрофи на ЧАЕС кореспондент «ДТ» розмовляє про результати цих досліджень із доктором сільськогосподарських наук Валерієм ГЛАЗКОМ і кандидатом біологічних наук Тетяною ГЛАЗКО.

- Валерію Івановичу, понад десять років ви займаєтеся вивченням генетичних наслідків чорнобильської катастрофи для різних видів ссавців. У чому особливість ваших досліджень?

В.Г.: Почну з думки, викладеної в передмові нашої книги, яка розкриває мотивацію її написання. Дотепер більшість робіт у радіобіології присвячено аналізу того, що вже сталося, і які наслідки радіонуклідного забруднення реалізувалися. Нам здається, що настав час для узагальнення накопичених даних, для створення бази методів прогнозу віддалених наслідків для угруповань живих організмів не лише радіонуклідного забруднення, а й інших екологічних змін. Наслідки аварій на атомних станціях загалом є одним із чинників антропогенного забруднення навколишнього середовища.

Розпочинаючи дослідження, пов’язані із наслідками чорнобильської катастрофи, із впливом малих доз тривалого іонізуючого опромінення, ми, по суті, опинилися в становищі сліпих мудреців, які обмацували різні частини слона, намагаючись дійти висновку, що це таке.

Коли незабаром після катастрофи на ЧАЕС я з колегами став займатися вивченням її генетичних наслідків, перед нами стояло, здавалося, просте завдання: з’ясувати, яка кількість мутацій виникає під впливом іонізуючого випромінювання й в яких генах. Адже за лабораторними дослідженнями добре відомо, що гостре опромінення призводить до виникнення мутацій, є навіть обгрунтовані розрахунки між величиною дози впливу й кількістю мутацій, які виникають. У принципі, якоїсь нової інформації я не чекав, проте було цікаво, скільки все-таки мутантів гуляє в зоні. Переді мною стояло суто кількісне завдання - підрахувати їх. Вже були відомі результати численних досліджень, які показували, що за умов зони відчуження в різних видів чітко простежується підвищення темпів соматичного мутагенезу, тобто росту мутантних клітин у різноманітних органах і тканинах. Оскільки кореляція між частотою мутацій у клітинах соми (тіла) і в статевих клітинах відома досить давно, справа здавалася простою й очевидною - підрахувати кількість мутантних особин і виявити гени, по яких вони виникають найчастіше.

- Які види тварин ви досліджували?

Т.Г.: Наші експериментальні дослідження базувалися на трьох основних моделях. Перша - це покоління великої рогатої худоби, яке відтворювалося за умов експериментального господарства «Новошепеличі» (експериментальний віварій Чорнобильського науково-технічного центру міжнародних досліджень). Друга - традиційні біоіндикаторні види для оцінки екологічного забруднення - звичайна полівка, полівка-економка й руда полівка, виловлені в зоні відчуження ЧАЕС у місцях із різним рівнем радіонуклідного забруднення. І третя - три лабораторні лінії мишей, які відтворювалися в спеціальному віварії Інституту молекулярної біології і генетики НАНУ також у зоні відчуження.

- Чи багато серед них було виявлено мутантів?

В.Г.: Я пережив буквально потрясіння, коли жодних мутантів нам знайти не вдалося. Чому це стало для мене потрясінням? Існують певні мутації, які виникають у деяких видів спонтанно, без будь-яких генотоксичних чинників. Для видів з одноплечими хромосомами, до яких належать лабораторні лінії мишей і велика рогата худоба, типова поява спонтанних мутантів із двоплечими хромосомами, що злилися - так звані робертсоновські транслокації. Природно було очікувати, що такі мутанти в зоні є. Тим паче, що існують дані про появу серед мишей таких мутантів у зонах із підвищеною сейсмічною активністю і фоном іонізуючого випромінювання (роботи М.Воронцова), так само, як і при їхньому опроміненні за лабораторних умов. Проте ніяких мутантів у зоні виявити не вдалося. Було відчуття парадокса - інтенсивність іонізуючого опромінення різко збільшена, кількість мутантних клітин в організмах вища, а мутантів немає. Куди ж вони зникають?

Виявилося, в опромінених у зоні лабораторних ліній мишей збільшується ембріональна смертність, причому доімплантаційна. Якщо ембріону вдалося імплантуватися в матку - народжується нормальна миша. У дослідженнях наших колег з Інституту молекулярної біології і генетики С. Малюти й О. Соломка було показано, що навіть за умов культивування ранніх ембріонів, отриманих з опромінених мишей, частина з них запізнюється з дробленням. Вони просто виявляються не готовими до імплантації і гинуть.

Т.Г.: Така десинхронізація подій розвитку ембріона і змін материнського організму і є причиною доімплантаційної загибелі ембріонів. Що більше генетичних дефектів треба залікувати, то більша тривалість проходження клітини клітинним циклом.

- Тепер зрозуміло, куди зникають мутанти. Природа чинить мудро: у будь-якому організмі є складний механізм контролю генетичної сталості, і дефектні клітини відбраковуються ще на стадії формування гамет, випадки ж появи на світ мутантних особин викликані збоями, помилками в складному процесі природного добору. А якісь зміни у тварин, зокрема у великої рогатої худоби, які постійно перебувають в умовах підвищеного радіаційного фону, ви спостерігали?

Т.Г.: Так, і дуже суттєві. Першими коровами, які послужили справі науки, стали Альфа, Бета й Гама, котрі народилися ще до аварії на ЧАЕС і померли в похилому, як для корів, віці, народивши загалом 28 телят (15 самок і 13 самців). Приміром, Альфа востаннє народила в 1999 році, маючи 16 років від роду, і була потім забита через травму. У середньому на кожну з названих корів припадало по 0,9 теляти на рік. З 15 їхніх дочок 7 не дали нащадків узагалі, а 8 народили сумарно 26 телят. Таким чином, на кожну дочку випало по 0,4 теляти на рік. Тобто плодючість корів у другому поколінні знизилася вдвічі. Така сама картина спостерігається й у наступному поколінні.

Ще гірші справи з репродуктивними можливостями в другого покоління корів, завезених у «Новошепеличі» із Поліського. Плодючість 13 поліських корівок (вони народили загалом 68 телят) була дещо менша, ніж у корів Альфи, Бети й Гами, проте трохи більша, ніж у їхніх дочок (відповідно 0,6; 0,9; 0,4). Проте з 27 дочок поліських корів лише 7 дали нащадків. Інші або взагалі його не мали, або воно виявилося нежиттєздатним (незабаром після появи на світ теляти здихали).

Оскільки батьком дочок усіх корів був один бик, якого звали Ураном, очевидно, що відмінності в плодючості між групами тварин, які спостерігаються, зумовлені лише самками. Отримані дані дозволяють припускати, що дія хронічного низькодозового опромінення призводить до зниження репродуктивної функції, оскільки негативно впливає на ранні етапи ембріогенезу (закладання генеративних тканин). Тому тварини, народжені в зоні відчуження, виявлялися згодом менш плідними порівняно з тими, ембріогенез яких відбувався у відносно «чистих» умовах.

В.Г.: Ми досліджували й інші види домашніх тварин у зоні, зокрема нутрій, але мутантних особин серед них теж не виявили. Проте було виявлено, що в деяких із них змінена «робота» окремих генів (генна експресія). На нашу думку, це також може суттєво впливати на репродуктивний «успіх».

Т.Г.: Важливо підкреслити, що до дії хронічного низькодозового іонізуючого опромінення наступні покоління не адаптуються. Причому виявлені відхилення від умовно контрольних груп - з плодючості, деяких генетичних, цитогенетичних порушеннях - спостерігаються в другому, третьому й навіть у десятому поколіннях тварин, які відтворюються за цих умов.

- Вочевидь, зниження плодючості тварин в умовах зони відчуження пов’язане з тим, що народжуються лише найстійкіші до впливу іонізуючого опромінення?

В.Г.: У зв’язку з наслідками катастрофи на ЧАЕС існують популяційно-генетичні проблеми, які, з моєї точки зору, набагато гірші від появи одиничних мутантів. Суть їх полягає в зміні генетичної структури популяцій у нових умовах середовища.

Відповідно до теорії Дарвіна, у результаті природного добору виживають і розмножуються переважно особини, найпристосованіші до зовнішнього середовища. Отже, коли середовище змінюється, починають активно розмножуватися не ті особини, яких було більше до цих змін. Штучно створювані спеціалізовані сільськогосподарські породи самі по собі є монстрами - переважний розвиток яких-небудь ознак, як правило, супроводжується зниженням їхньої пристосованості до несприятливих умов зовнішнього середовища. Різка зміна умов неминуче повинна призводити до переважного виживання найменш спеціалізованих форм. Тобто до «спрощення» популяцій. За нашими спостереженнями, у поколіннях спеціалізованої молочної худоби, що відтворюється в зоні ЧАЕС, саме це й відбувається - його генетична структура зміщується від типової для високоспеціалізованої молочної породи у бік менш спеціалізованих форм, характерних для м’ясної худоби.

Т.Г.: Отримані дані свідчать: головна відповідь на хронічну дію низькодозового іонізуючого опромінення полягає не в індукції появи нових генів, а в кращому доборі сполучень «старих» генів, комбінація яких найсприятливіша для відтворення тварин за умов, що змінилися. Ще з часів досліджень І.Шмальгаузена відомо, що зміна умов добору приводить до кращого відтворення найменш спеціалізованих форм. Це й спостерігається в поколіннях великої рогатої худоби при впливі різних чинників екологічного стресу. Добре відомий також зв’язок між стійкістю до іонізуючого опромінення і складністю організації біологічних об’єктів. Як правило, найстійкіші найпримітивніші форми. Це однаковою мірою справедливо й при порівнянні видів, і при порівнянні тканин багатоклітинних організмів: у ссавців найчутливішою до іонізуючого опромінення є нервова тканина.

- Якщо виходити з того незаперечного факту, що еволюція людини була спрямована в бік інтелектуальної, творчої діяльності, то перспективи втрати спеціалізації надто невтішні... До того ж дослідження датських учених довели зниження інтелектуальних здібностей у дітей під впливом радіації.

В.Г.: Очевидна правомірність припущення про те, що й у людини під впливом негативних наслідків катастрофи на ЧАЕС народжуються не всі, хто міг би народитися. Стосовно ж тенденції до втрати спеціалізації, яка спостерігається у тваринному світі, я не хотів би нині робити з цього якісь глобальні висновки й прогнози. Щоправда, з огляду на державну політику в країнах СНД стосовно тих, хто займається інтелектуальною діяльністю - освітою, наукою, культурою, - такий добір існує й без Чорнобиля.

Проте до деяких обставин хотілося б привернути увагу. Вітчизняні й зарубіжні нейрофізіологи на різних видах тварин відзначають різноманітні нейрофізіологічні зміни, пов’язані з наслідками чорнобильської катастрофи. У Данії проведено цілий комплекс досліджень, які показали, що в дітей, народжених після перших вибухів атомних бомб у повітряному середовищі, до шкільного віку виявляються деякі порушення інтелектуальної діяльності - зниження здатності до абстрактного мислення. Аналогічні порушення були виявлені й у дітей, які з’явилися на світ після катастрофи на ЧАЕС. У зв’язку з цим був розроблений комплекс ігрових, навчальних програм для дошкільнят, направлених на компенсацію таких порушень. Це - у Данії. А в нас через злидарську зарплату страйкують учителі, порожніють наукові установи й НДІ... Все це - не генетичні явища.

- У монографії подані не лише результати ваших власних експериментальних досліджень, а й об’ємний фактичний матеріал, що стосується впливу на генетичний апарат не лише іонізуючого опромінення, а й хімічного забруднення, а також інших чинників екологічного стресу. Особливу увагу приділено техногенним катастрофам ХХ століття, порівнянню найбільших аварій із наступним радіоактивним забрудненням, зокрема, у Киштимі й Чорнобилі...

В.Г.: Ми спробували розглянути накопичені результати досліджень наслідків чорнобильської катастрофи в якомусь спільному ключі, усвідомити унікальні риси її наслідків для біологічних об’єктів, а також виділити в різних моделях досліджень спільні компоненти, типові для різних катастроф. Така авторська установка обумовлена ще й тим, що один із авторів - доктор біологічних наук Микола Павлович Архипов усе своє свідоме життя присвятив аналізу наслідків двох найбільших радіаційних аварій: киштимської і чорнобильської. Виникає природна потреба в порівнянні й спробі зрозуміти, що між ними спільне і, найголовніше, яку спільну інформацію вдалося отримати в результаті виконаних досліджень. Які проблеми стояли перед дослідниками в Киштимі, які з них залишилися й після чорнобильської катастрофи? Ядерний вибух на Уралі став для наукового співтовариства колишнього Радянського Союзу першою усвідомленою радіаційною аварією. Це супроводжувалося розгортанням досліджень з дозиметрії в польових умовах, відстеженням передачі радіонуклідів. У той же час досить швидко стало очевидним, що дозиметрія - одне, а ефекти іонізуючого опромінення в різних біологічних об’єктів - інше. При однакових дозах наслідки спостерігалися різні. Вперше виникла проблема оцінки наслідків хронічного опромінення в малих дозах. Представники одних і тих самих видів отримували малі дози, але в деяких із них розвивалися виражені зміни, а в інших - ні. Як прогнозувати наявність чи відсутність ушкоджень у наступному поколінні, зокрема в дітей, народжених від опромінених батьків? Загалом і донині одним із центральних питань залишаються дозові залежності ушкоджень біологічних об’єктів. Чому в лабораторних умовах при гострому опроміненні мутанти є, а в польових їх немає? Чому погіршення здоров’я населення очевидне, а дозових залежностей - немає? Досліджень багато - відповідей немає. Киштимські проблеми не вирішено й після Чорнобиля.

Що спільного між аварією в Киштимі й чорнобильською катастрофою? Напевно, різка зміна умов навколишнього середовища, в якому провідним чинником є радіонуклідне забруднення великих територій. Провідним, але не єдиним. По суті, в результаті цих екологічних катастроф змінюється комплекс чинників. Які ж наслідки таких змін для живих організмів? Певне, для різноманітних видів і популяцій - різні, причому для тих, хто прямо потрапив під дію катастрофи, це будуть одні наслідки, а для тих, хто народжується від них, - інші. Для деяких видів виключення господарської діяльності людини в таких зонах буде приводити до збільшення чисельності в поколіннях, по суті, до їх процвітання. Причому в будь-якому випадку головний аспект змін за умов екологічної катастрофи зумовлений змінами спадковості, генетичного матеріалу. Очікується, що в тих, хто безпосередньо пережив екологічну катастрофу, ці зміни пов’язуватимуться з ушкодженням генетичного матеріалу, а в наступного покоління - із зміною генетичної структури, оскільки, очевидно, особини з підвищеною чутливістю, зокрема до іонізуючого опромінення, не розмножуватимуться. У цьому зв’язку чорнобильська зона являє собою унікальну модель популяційно-генетичних перетворень, викликаних зміною напряму й інтенсивності природного добору. Настав час усвідомити це й навчитися правильно використовувати зону відчуження як полігон для досліджень наслідків екологічних катастроф та їх попереджень.

Навколо Чорнобиля ходять усілякі чутки, склалося чимало легенд. Легендотворчість - одна з своєрідних (а часом і небезпечних) особливостей людської свідомості. Легенди про монстрів, жахливі мутації, прискорення еволюції та інше жваво обговорюються. У той самий час набагато меншою популярністю користуються факти про наявність у зв’язку з катастрофою імунодепресії, ушкоджень імунної системи. Адже ці прояви можуть бути ослаблені чи принаймні частково компенсовані. Однак це потребує більшої напруги зусиль порівняно з обговоренням того, що виправити вже неможливо. І людина йде шляхом витрати емоційної енергії замість того, щоб продумано, цілеспрямовано діяти.

- Це ваше спостереження дуже точне. І як би не хотілося, але якоюсь мірою має відношення до вищесказаного про втрату спеціалізації...

Т.Г.: Людина створила техногенну цивілізацію, розвиток якої супроводжувався великою кількістю нових генотоксичних чинників, пов’язаних із бурхливим розвитком промислових технологій, використанням енергії атома (на жаль, більше на шкоду, ніж на благо), хімізацією сільського господарства й медицини, і сама ж виявилася заручником технічного прогресу, який розглядає природу й все суще як засоби для досягнення поставленої мети. Виходячи з теорії Шмальгаузена, зміни екологічних умов призводять до переважного відтворення менш спеціалізованих форм. Інакше кажучи, внутрішньовидовий добір відбувається у бік примітивних форм. Напрошується наступний висновок. Здійснений людством на зорі й упродовж минулого століття неймовірний стрибок у використанні технологій обійшовся йому в результаті дуже дорого, і, мабуть, у найближчому майбутньому воно буде не в змозі так «успішно» продовжувати свою техногенну революцію. Крім того, у різноманітних дослідженнях зазначаються виражені зміни імунної, ендокринної, нервової систем. Це фізіологічні зміни, і особини, в яких вони є, уже не зможуть внести такий самий внесок у наступні покоління, який змогли б до катастрофи. У цьому, мабуть, полягає найсумніший урок Чорнобиля. І ми повинні зробити з нього адекватний висновок. Задля майбутнього наших дітей і онуків.