Когда еще жили прабабушки Альфа, Бета, Гамма и прадед Уран

Вокруг Чернобыля сложилось много легенд. Рассказы о двуглавых чудовищах и прочих чернобыльских мутантах время от времени будоражат воображение читателей периодики. А то вдруг вихрем пронесется слух о невиданной птице-монстре, которая обитает в «джунглях» зоны отчуждения. Что и неудивительно - если какое-то явление не находит научного объяснения, информационный вакуум заполняется мифо- или легендотворчеством. После 26 апреля 1986 года мы стали жить в ином мире, в котором чудная полесская природа превратилась в «зону отчуждения», а сотни тысяч людей обрели трагический статус «чернобыльцев». Какими могут стать последствия чернобыльской катастрофы для человека и других биологических видов? Какие генетические изменения вызваны взрывом на ЧАЭС? Как резко изменившиеся условия среды обитания отразятся на будущих поколениях?

Наблюдения за несколькими поколениями животных в условиях зоны отчуждения легли в основу монографии «Популяционно-генетические последствия экологического стресса на примере аварии на Чернобыльской АЭС» (авторы - Т.Глазко, Н.Архипов, В.Глазко). Подготовленная несколько лет назад, эта научная работа так и не нашла своего издателя. Печальна судьба и биологических экспериментов, которые со временем могли бы дать исчерпывающие ответы на волнующие вопросы, - из-за прекращения финансирования их пришлось свернуть. Правда, эти уникальные исследования не остались не востребованными - к ним проявляют огромный интерес за рубежом. Профессора Валерия Глазко не единожды приглашали с докладами на международные конференции и конгрессы. Недавно он представил результаты исследований украинских генетиков на международной конференции в Берлине, посвященной двадцатой годовщине чернобыльской трагедии, в частности влиянию радиационного загрязнения на живой мир.

- Когда вскоре после катастрофы на ЧАЭС я с коллегами стал заниматься изучением ее генетических последствий, перед нами стояла, казалось, простая задача - выяснить, какое количество мутаций и в каких генах возникает под влиянием ионизирующего излучения, - рассказывает Валерий Иванович. - Ведь в лабораторных исследованиях было доказано, что острое облучение приводит к возникновению мутаций, имеются даже обоснованные расчеты между величиной дозы воздействия и количеством возникающих генетических дефектов. В принципе, мы не ожидали какой-то качественно новой информации, перед нами стояла чисто количественная задача - подсчитать, сколько мутантов водится в Чернобыльской зоне. Уже были известны результаты многочисленных исследований, показывающие, что в условиях зоны отчуждения у разных видов отчетливо прослеживается повышение темпов соматического мутагенеза, то есть количества мутантных клеток в различных органах и тканях. Поскольку корреляция между частотой мутаций в клетках сомы (тела) и в половых клетках известна достаточно давно, дело казалось простым и очевидным - подсчитать количество мутантных особей и выявить наиболее уязвимые гены.

Наши исследования базировались на трех основных моделях. Первая - поколения крупного рогатого скота, воспроизводящиеся в условиях зоны отчуждения ЧАЭС в экспериментальном хозяйстве «Новошепеличи» (экспериментальный виварий Чернобыльского научно-технического центра международных исследований). Дело в том, что по физическому порядку генов в хромосомах и малоплодности эти домашние животные близки к человеку.

Трех коров и быка исследователи нашли в 1987 году поблизости от взорвавшегося реактора. По-видимому, в панике эвакуации о животных забыли, и те разбрелись по лесу. Они и стали основой экспериментального стада, которое воспроизводилось на ферме в Новошепеличах в условиях радионуклидного загрязнения около 200 Ku /км2, в 10 км от «саркофага». Коров назвали Альфа, Бета и Гамма, а быка - Уран (чувство юмора не оставляет людей даже во время тяжелейших испытаний). Потом туда завезли еще 15 коров из относительно чистой зоны.

Вторая модель - традиционные биоиндикаторные виды для оценки экологического загрязнения - мыши-полевки (разные виды), отловленные в зоне отчуждения ЧАЭС. И третья - несколько лабораторных линий мышей, которые размножались в Чернобыльской зоне в специальном виварии Института молекулярной биологии и генетики НАН Украины.

- И много ли среди них было обнаружено мутантов?

- Я был весьма удивлен, когда на загрязненной территории никаких мутантов обнаружить не удалось. И это при том, что хорошо известно об определенных генетических повреждениях, возникающих у некоторых видов спонтанно, без каких-либо генотоксических воздействий. У видов, в геноме которых имеются одноплечие хромосомы (к ним относятся лабораторные линии мышей и крупный рогатый скот), типично появление спонтанных мутантов со слившимися двуплечими хромосомами (т. н. робертсоновские транслокации). Естественно было ожидать, что, по крайней мере, такие мутанты в зоне есть. Тем более что в районах с повышенными сейсмической активностью и фоном ионизирующего излучения, а также при облучении мышей в лабораторных условиях такие мутанты появляются в потомстве чаще, чем обычно. Это казалось парадоксальным - интенсивность ионизирующего облучения резко увеличена, количество клеток с хромосомными «поломками» в организмах возросло, а мутантов нет. Были исследованы другие домашние животные в 30-километровой зоне, а также нутрии, но и среди них мутантов не обнаружили.

- Куда же они деваются?

- Природа поступает мудро. У облученных мышей, как оказалось, увеличивается эмбриональная смертность, причем доимплантационная (т. е. на стадии, предшествующей имплантации эмбриона в матку). В исследованиях наших коллег из Института молекулярной биологии и генетики, докторов биологических наук С.Малюты и А.Соломко было показано, что даже в условиях культивирования ранних эмбрионов, полученных из облученных мышей, часть из них запаздывает с дроблением. Они оказываются просто не готовыми к приживлению и погибают.

- Происходит это вследствие нарушения синхронности событий развития эмбриона и изменений в материнском организме, - объясняет доктор сельскохозяйственных наук Татьяна Глазко, изучающая воздействие экологических стрессов на разные виды живых существ. - Чем больше генетических дефектов нужно залечить, тем дольше каждая стадия клеточного цикла. В связи с этим на вопрос, куда деваются мутанты, по-видимому, можно ответить так - они просто не рождаются, потому что в живом организме имеются сложные механизмы контроля состояния генома и дефектные клетки отбраковываются еще на стадии формирования гамет. Поэтому случаи появления на свет мутантных особей, которые вызваны сбоями в системе контроля генетического постоянства, встречаются довольно редко.

- Какие наблюдались изменения в поколениях животных, в частности крупного рогатого скота в условиях повышенной радиации?

- Очень существенные. Послужившие делу науки Альфа, Бета и Гамма, родившиеся еще до аварии на ЧАЭС и умершие в преклонном, как для коровьего века, возрасте, произвели на свет в общей сложности 28 телят. Например, Альфа последний раз родила в 1999 году, имея 16 лет от роду. В среднем на каждую из названных коров приходилось по 0,9 теленка в год. Семь из 15 их дочерей вообще не дали потомства, а восемь произвели на свет суммарно 26 телят. На каждую дочь пришлось по 0,4 теленка в год. То есть плодовитость коров во втором поколении снизилась в два раза. Еще хуже обстояли дела с репродуктивными возможностями у второго поколения коров, завезенных в «Новошепеличи» из Полесского. Из 27 дочерей полесских буренок только семь дали потомство. Остальные либо вообще его не имели, либо оно оказалось нежизнеспособным (вскоре после появления на свет телята погибали, причем преимущественно самцы).

Наблюдения за несколькими поколениями разных видов животных послужили основанием для неутешительного вывода: воздействие хронического низкодозового ионизирующего облучения приводит к снижению репродуктивной функции. При этом очень важно подчеркнуть, что последующие поколения к нему адаптируются медленно. Выраженные отклонения по частотам мутаций в клетках сомы (тела) наблюдались во втором, третьем и даже десятом поколениях животных, воспроизводящихся в радиационно загрязненных условиях.

- По нашим наблюдениям, требуется как минимум 30-35 поколений, чтобы вид мог приспособиться к повышенному радиационному фону, - считает В.Глазко. - Но самое страшное даже не в этом. В связи с последствиями чернобыльской катастрофы возникли популяционно-генетические проблемы, которые, с моей точки зрения, гораздо хуже появления единичных мутантов. Суть их - в изменении генетической структуры популяций.

- Согласно дарвиновской теории, в результате естественного отбора выживают и размножаются преимущественно те особи, которые наиболее приспособлены к внешней среде. Следовательно, когда в ней происходят глобальные изменения, то начинают размножаться не те особи, которые преобладали ранее?..

- Совершенно верно. И как это ни прискорбно, но, как показывают исследования, наиболее высокие шансы на выживание в постчернобыльских условиях имеют те особи, генетическая структура которых смещается в сторону наименее специализированных форм. Ответ на хроническое действие низкодозового ионизирующего облучения заключается не в появлении новых вариантов генов, как предполагалось, а в предпочтительном отборе сочетаний «старых» генов, комбинация которых наиболее благоприятна для воспроизводства в изменившихся условиях. Исходя из теории И.Шмальгаузена, изменение условий естественного отбора приводит к предпочтительному воспроизводству наименее специализированных форм. Изменения в генетической структуре - от типичной для высокоспециализированной молочной породы в сторону менее специализированных форм, характерных для мясного скота, -отчетливо наблюдались в поколениях КРС, воспроизводящегося в зоне отчуждения.

Хорошо известна также связь между устойчивостью к ионизирующему облучению и сложностью организации биологических объектов. Как правило, наиболее устойчивы самые примитивные формы. Это в равной степени справедливо как в отношении видов, так и собственно организмов, их тканей и систем. Например, у млекопитающих наиболее чувствительной к ионизирующему облучению является нервная ткань. Имеются данные отечественных и зарубежных ученых, которые на разных видах животных отмечали различные нейрофизиологические изменения, связанные с последствиями чернобыльской катастрофы.

- Наблюдения об утрате специализации наталкивают на грустные размышления… Как могут отразиться такие последствия на человеке? Как Чернобыль скажется на наших детях?

- В мире уже накопилось достаточно много данных, подтверждающих подобные пессимистичные предположения. В свое время в Дании был проведен комплекс исследований, которые показали, что у детей, рожденных после первых взрывов атомных бомб в воздушной среде, наблюдалось нарушение способности к абстрактному мышлению. Аналогичные нарушения были выявлены и у детей, появившихся на свет после катастрофы на ЧАЭС. Многие зарубежные исследователи указывают также на увеличение младенческой смертности, мертворождаемости, спонтанных абортов. Имеются четкие данные о росте смертности детей до года в европейских странах в 1987 г. В частности, на загрязненных территориях соседней Беларуси заметно увеличился показатель бесплодия (обращаемость из-за бесплодия в 1991 г.увеличилась в 5,5 раза по сравнению с 1986 г.)

Проработав пятнадцать лет в зоне отчуждения, мы нередко задумываемся над тем, не является ли проблема бесплодия, с которой все чаще сталкиваются европейцы, расплатой за Чернобыль, за техногенное загрязнение вообще? Ведь если у коров (это животное оказалось уникальным индикатором, позволяющим наблюдать за реакциями живого организма в различной экологической среде) рождаются не все телята, которые могли бы появиться на свет в благоприятных условиях, то правомерно предположить, что проблема воспроизводства в равной степени касается и вида homo sapiens. В условиях глобализации экологического кризиса неизбежно утрачивается часть генофонда всего живущего, в том числе и человека.

И еще один важный вывод, вытекающий из наших исследований. Реальная проблема для здоровья населения связана не столько с самой дозой ионизирующего облучения, сколько с ее «новизной» для данной популяции. Дело в том, что человеческая популяция, проживающая на территориях, подвергшихся радиоактивному загрязнению вследствие катастрофы на ЧАЭС, до этого никогда не сталкивалась с такими дозами. Конечно, в мире есть немало мест, где природный радиационный фон в десятки, а то и сотни раз выше среднемирового. Из них наиболее известна провинция Рамзар в Иране, где годичная доза радиоактивного излучения достигает 260 мЗв (миллизиверт), тогда как среднемировая - 3,5 мЗв/год. При этом у тамошних жителей не наблюдается ни повышенной смертности, ни массового рождения детей с врожденными пороками развития. Исследования популяций людей, живущих в таких местностях, свидетельствуют, что у них из поколения в поколение происходит селекция на повышение радиорезистентности. Чувствительные к высоким дозам там постепенно вымерли. Очевидно, что изменение условий среды обитания вследствие ее загрязнения может привести к исчезновению из генофонда радиочувствительных особей и, соответственно, к изменению генетической структуры популяций. (Кстати, среди 116 тысяч отселенных из Чернобыльской зоны, только 5% получило дозу ионизирующего облучения более 100 мЗв в год, и именно эту дозу принято считать тем пределом, после которого четко прослеживается увеличение частоты онкологических заболеваний). Имеются данные, позволяющие предполагать, что у детей, которые в эмбриональный период развития получили дозу ионизирующего облучения около 30 мЗв, могут возникать проблемы с репродукцией.

В середине 90-х годов возникло понятие «славянский крест», знаменующий переход к тенденции превышения смертности над рождаемостью в некоторых европейских государствах. За последние пятнадцать лет население Украины сократилось более чем на пять миллионов человек, и случилось это, как говорится, без чумы и войны. «Вклад» в эту тенденцию чернобыльской катастрофы европейские страны смогут реально оценить лет через 15 -20, так как дети, которые родились после 26 апреля 1986 года, только вступают в репродуктивный период. Поэтому, как бы ни трудно нам это слышать, - Чернобыль у нас еще впереди.