Un nou studiu a detectat modificări în expresia a sute de gene la broaștele care trăiesc în zone contaminate de dezastrul nuclear din 2011.
Cuprins
Deși produc mai mult spermă, oamenii de știință avertizează asupra posibilelor efecte ascunse asupra fertilității și evoluției lor.
De mai bine de un deceniu, terenurile contaminate de dezastrul nuclear de la Fukushima sunt supuse supravegherii științifice. Dar acum, o nouă cercetare prezentată la conferința anuală a Society for Experimental Biology a făcut un pas crucial: observarea modului în care radiațiile afectează capacitatea de reproducere a animalelor sălbatice care supraviețuiesc acolo. Atenția se concentrează asupra unui protagonist mic, dar curajos: broasca arboricolă japoneză (Dryophytes japonicus).
Ce se întâmplă cu sperma, genele și hormonii acesteia după generații într-un mediu radioactiv? Ceea ce au descoperit oamenii de știință nu numai că surprinde, dar ne obligă să regândim modul în care evaluăm impactul ecologic al unui dezastru nuclear pe termen lung. Acest lucru se poate extinde, desigur, la alte situații dezastruoase din domeniul nuclear.
Un laborator în aer liber în Japonia
Accidentul de la Fukushima din 2011 a eliberat cantități mari de materiale radioactive în mediu. Deși multe specii au fugit sau au dispărut, altele au rămas sau au sosit ulterior, colonizând spații în care oamenii nu mai trăiesc. Acest nou studiu, condus de Léa Dasque (ASNR, Franța), a profitat de această „fereastră ecologică” pentru a analiza consecințele expunerii cronice la radiații asupra biologiei reproductive a broaștelor care trăiesc în aceste peisaje alterate.
Cercetătorii au colectat specimene de Dryophytes japonicus din zone cu diferite niveluri de radiații. S-au concentrat pe evaluarea testiculelor, spermei, testosteronului și activității genetice. În plus, au utilizat instrumente transcriptomice pentru a observa ce gene erau activate sau dereglate în legătură cu radiațiile.
Mai mult spermă, reproducere mai bună? Nu neapărat
Una dintre cele mai frappante observații a fost creșterea indicelui gonadosomatic (dimensiunea relativă a gonadelor în raport cu corpul) la indivizii expuși la radiații. De asemenea, s-a detectat o concentrație mai mare de spermă la aceste animale. La prima vedere, acest lucru ar putea fi interpretat ca un avantaj reproductiv.
Dar cercetătorii sunt precauți. Deși cantitatea de spermă era mai mare, nu s-a confirmat încă dacă calitatea spermei sau capacitatea de fecundare este la fel de funcțională. Se analizează încă caracteristici fundamentale precum mobilitatea spermei, un factor cheie în eficacitatea reproductivă.
Acest tip de răspunsuri fiziologice pot fi mecanisme compensatorii: organismul, detectând un mediu ostil, ar putea investi mai multă energie în reproducere pentru a asigura descendența, chiar dacă acest lucru nu garantează funcționarea corectă a spermei.
Una dintre cele mai frappante observații a fost creșterea indicelui gonadosomatic.
Genele vorbesc: o radiație care lasă urme moleculare
Pentru a înțelege dacă aceste schimbări fizice erau însoțite de alterări la nivel celular, echipa a secvențiat transcriptomul broaștelor, adică ansamblul genelor activate la un moment dat. Au fost identificate peste 9.000 de gene exprimate în testicule, iar aproximativ 10% au prezentat alterări semnificative legate de radiații.
În cuvintele rezumatului original: „Un subset de aproximativ 10% din gene a prezentat un model de expresie diferențiată între grupurile expuse și cele neexpuse la radiații”.
Aceasta este o descoperire importantă. Genele afectate sunt implicate în procese critice precum dezvoltarea spermei, reglarea hormonală și metabolismul celular. Deși analizele funcționale sunt încă în curs, s-a confirmat deja că unele dintre aceste gene aparțin căilor biologice sensibile la radiații ionizante.
Acest tip de alterări poate avea consecințe în cascadă. Modificările expresiei genice ar putea compromite fertilitatea, altera dezvoltarea puilor sau chiar modifica comportamentul sexual al generațiilor viitoare.
Genele vorbesc.
Testosteronul, marea întrebare
În ciuda efectelor observate asupra structurii și funcției reproductive, nivelurile de testosteron au rămas stabile între broaștele expuse și cele neexpuse. Această constatare este intrigantă, deoarece testosteronul este un hormon cheie în reglarea comportamentului sexual, dezvoltarea caracterelor sexuale secundare și producția de spermă.
Acest lucru sugerează că radiațiile nu afectează toate nivelurile sistemului endocrin în mod egal sau că organismul găsește modalități de a păstra anumite funcții critice prin mecanisme de compensare hormonală. Ar putea indica, de asemenea, că alți factori — precum stresul oxidativ sau deteriorarea ADN-ului — mediază efectele biologice, dincolo de acțiunea hormonală directă.
Un ecosistem alterat, o evoluție în curs
Studiul nu indică doar impacturi imediate, ci deschide ușa către întrebări mai profunde despre evoluția pe termen lung a faunei în medii contaminate. Ar putea aceste broaște să se adapteze genetic la radiații? Care este costul acestei adaptări? Ce se întâmplă cu puii născuți în aceste medii?
Concentrându-se pe reproducere, echipa de cercetare atinge un punct cheie. Dacă radiația compromite capacitatea unei specii de a lăsa descendenți viabili, permanența sa în ecosistem este pusă sub semnul întrebării, chiar dacă supraviețuiește fizic.
După cum se explică în rezumatul științific: „Impactul asupra reproducerii este un factor determinant pentru viabilitatea pe termen lung a populației în zonele contaminate”.
În plus, aceste date au o valoare care depășește Fukushima. În comparație cu studii similare din Cernobîl, unde s-au observat efecte precum diversitatea genetică redusă sau deteriorarea stării fizice, această lucrare contribuie la construirea unui cadru comparativ între diferite zone de excludere nucleară, oferind indicii despre pragurile de toleranță și reziliență ale vieții sălbatice.
Ce urmează: mai multe analize și noi specii
Deși rezultatele sunt preliminare, studiul continuă. Echipa procesează date despre motilitatea spermei și intenționează să extindă analiza la alte specii, inclusiv nevertebrate. De asemenea, se așteaptă o evaluare mai detaliată a mecanismelor moleculare implicate în răspunsurile observate.
Ceea ce este clar este că această lucrare demonstrează că expunerea cronică la radiații lasă o amprentă biologică tangibilă. Nu este suficient să observăm dacă o specie „supraviețuiește”. Adevărata întrebare este cum trăiește, cum se reproduce și ce efecte invizibile acționează la nivel celular și genetic.
Fukushima, la fel ca Cernobîl, devine astfel un laborator viu pentru explorarea limitelor adaptării, a riscurilor mutațiilor induse și a complexității răspunsurilor ecologice la catastrofele tehnologice.
