Сайты партнеров




GEO приглашает

26 октября в самом сердце Москвы, в доме Пашкова, журнал Forbes отметил 100-летний юбилей. Мероприятие стало финальным в череде торжеств, посвященных юбилею легендарного бизнес-издания по всему миру


GEO рекомендует

Korean Air названа лучшей авиакомпанией  для бизнес-путешественников по версии Russian Business Travel & Mice Award. Крупнейший южнокорейский авиаперевозчик выполняет рейсы в Москву, Санкт-Петербург, Иркутск и Владивосток


Лаборатория Чернобыль

До аварии на АЭС 26 апреля 1986 года Чернобыль был территорией инженеров-ядерщиков, а сейчас он интересует прежде всего биологов. Из-за ухода людей экосистема здесь изменилась до неузнаваемости, и для животных зона отчуждения превратилась в стихийный заповедник
текст: Борислав Козловский
Грибы внутри разрушенного четвертого энергоблока Чернобыльской АЭС ученые заметили еще в 1990-х. Правда, это были не подберезовики с подосиновиками, а одноклеточная плесень рода Cladosporium. Не самая интересная находка для грибника — если бы не то обстоятельство, что эти грибы охотно селились там, где радиация не оставляет всем остальным живым клеткам никаких шансов. Даже на поверхности кусков радиоактивного графита — обломков той самой графитовой кладки, которая до самой аварии служила замедлителем ядерной реакции и мешала этой реакции перейти в неконтролируемый режим. Даже по соседству со знаменитой «слоновой ногой» — куском стекшего в подвал и застывшего там расплава из активной зоны реактора. Вблизи нее человек зарабатывает смертельную лучевую болезнь за считанные минуты. Грибам, как оказалось, так даже лучше. В мае 2007 года восемь ученых из Колледжа медицины имени Альберта Эйнштейна (штат Нью-Йорк, США) опубликовали в научном журнале «ПЛоС УАН» исследование о том, что грибы делают в таком негостеприимном месте. Вообще-то ионизирующая радиация убивает, но конкретно одноклеточным грибам вида Cladosporium sphaerospermum она служит пищей. Точнее — источником энергии, как дневной свет для растений. У травы и деревьев зеленые листья превращают солнечные лучи в запасы биомассы с помощью пигмента хлорофилла. А грибы приспособились использовать в своих целях другой пигмент — меланин. У людей он тоже встречается. Когда мы возвращаемся домой после двух недель на пляже, наша кожа темнее прежнего именно благодаря меланину. Загар — защитная реакция на солнечные лучи, нечто вроде темных очков для содержимого клетки. Задача меланина — нейтрализовать лишнюю порцию облучения, которую клетка получает с солнечным ультрафиолетом, чтобы слишком активные лучи не плодили в ней свободные радикалы. Иначе те крушат хрупкие биомолекулы, включая ДНК, и провоцируют в итоге болезни вроде рака кожи. У африканцев из-за переизбытка меланина кожа иссиня-черная: иначе под экваториальным солнцем не выжить. Чернобыльские грибы взяли на вооружение тот же прием. Когда команда Нелли Ждановой из Национальной академии наук Украины стала брать пробы с самых разных участков под саркофагом четвертого энергоблока (он же — объект «Укрытие»), то, как написали потом канцелярским языком отчета, «количество темнопигментированных видов составило 40,8 процента». В переводе на обычный разговорный эта фраза означает, что грибы оказались загорелыми, пусть их загар и не связан никак с солнцем. Вместо ультрафиолета им пришлось иметь дело с излучением, куда большим по мощности и проникающей способности — гамма-лучами. Иногда их еще называют «жестким рентгеновским излучением». Природный меланин к жесткому рентгену не приспособлен, поэтому грибам Cladosporium sphaerospermum пришлось самим переделывать молекулы под свои нужды. Чтобы научиться сопротивляться радиации, они мутировали. И заодно научились употреблять радиацию в пищу. Главный источник гамма-лучей в Чернобыле — цезий-137, один из осколков деления урана-235, ядерного топлива реактора. После взрыва смесь продуктов распада поднялась в воздух и осела пылью по всему маршруту радиоактивного облака. Для человеческого глаза цезиевая пылинка (ученые называют их «горячими частицами») ничем не отличается от обычной — пигменты нашей сетчатки нечувствительны к гамма-лучам. А для гриба с его гамма-чувствительным меланином это маленький ослепительно-яркий подарок судьбы. Мы привыкли думать, что движение — привилегия людей и животных, а грибы-то уж точно всегда стоят на месте. Чтобы разубедить себя раз и навсегда, достаточно найти в интернете подборку замедленных съемок того, как грибоподобный организм слизевик прокладывает себе дорогу к сахару в чашке Петри. Волокна плазмодия у этого миксомицета, подобно щупальцам осьминога (или псевдоподиям амебы — она плазмодию все-таки ближе) целенаправленно тянутся туда, где есть сахар. А туда, где его нет, не тянутся. Слизевики — любимая «игрушка» биологов, озабоченных математикой, потому что эти существа со своими замедленными движениями отлично решают сложные математические задачи. Например, они могут спланировать оптимальную сеть дорог между несколькими населенными пунктами. Каким образом? Очень просто: надо лишь пометить точки на карте сахаром — и когда гриб доберется до еды, волокна плазмодия будут соответствовать оптимальной дорожной сети. Гриб, проектирующий городскую инфраструктуру?! Звучит как фантасмагория, но в 2010 году в университете Хоккайдо началась реальная серия опытов со слизевиком вида Physarum polycephalum (моделировали железнодорожную сеть Токио), которая продолжилась в 2013-м в университете Западной Англии. Чернобыльские грибы тянутся мицелием к испускающим гамма-лучи пылинкам, как слизевики — к сахару. Нелли Жданова из Национальной академии наук Украины проделывала этот опыт в лабораторных условиях — и одноклеточные грибы, дотянувшись до радиоактивной пыли, отлично ее усваивали. Было бы неправильно сравнивать это с разовым приемом пищи: скорее, грибы нашли что-то вроде скатерти-самобранки или абонемента на бесплатную пиццу на 100 лет вперед. Оказавшись внутри слизевика, пылинка продолжает излучать. Период полураспада у цезия-137 — 30 лет. Как раз столько, сколько прошло с момента аварии на Чернобыльской АЭС. Это значит, что там, где на землю осел грамм цезия, сейчас осталось полграмма. А еще через 30 лет останется четверть грамма. Так что грибы, приспособившиеся к новому источнику энергии, еще не скоро проголодаются. Такие чудеса приспособления к обстоятельствам доступны не всем, а только самым простым из самых простых организмов. Одинокая независимая клетка еще может позволить себе радикально поменять свой обмен веществ и научиться питаться радиацией. А вот если такую способность разовьет в себе, к примеру, клетка печени человека или мыши, то жизнь этого человека или мыши вряд ли станет комфортнее. Для сложных существ радиация задает такие правила игры — точнее, естественного отбора, — что совершенно случайные признаки становятся вопросом жизни и смерти. Скажем, благодаря Чернобылю стало ясно, что мир после ядерной катастрофы, который так любят описывать фантасты, совершенно не приспособлен для рыжих. Лесная рыжая полевка — мелкий грызун, похожий на мышь. Экологи, которые изучают Чернобыль после аварии, любят ее не за какие-то исключительные биологические качества, а за численность. В европейских лесах их бывает по сотне на гектар. Поэтому если на ком и проверять гипотезы о воздействии радиации, которые подтверждаются или опровергаются сотнями наблюдений, то лучших испытуемых не найти. В мире рыжих полевок быть огненно-рыжим — все равно, что павлину-самцу родиться с хвостом вдвое пышнее, чем у конкурентов. Это дает невообразимое преимущество при сексуальном отборе: чувство прекрасного у полевок-самок устроено так, что ярко-рыжие самцы им нравятся больше. За цвет шерсти у полевок и цвет волос у людей отвечает все тот же меланин. У него есть две разновидности — феомеланин и эумеланин. Феомеланин при отсутствии эумеланина делает человека рыжим. А те, у кого подавлен синтез обоих вариантов пигмента — блондины. Но в смысле защиты от радиации выгоднее эумеланин. Дело в том, что синтез феомеланина, «пигмента рыжих», отнимает у клетки средства защиты. На него тратится слишком много антиоксидантов — веществ, которые защищают от свободных радикалов (тех самых молекул, которые крушат хрупкую органику), и, как следствие, от разрушительного действия радиации. Поэтому слишком рыжие в Чернобыле обречены — естественный отбор работает против них. Замеры 2014 года, проведенные здесь группой зоологов из Португалии, Швеции, Финляндии, Франции и США, подтвердили: чем ближе к местам повышенного заражения — тем бледнее у полевок шерсть. Для грызуна это не проходит бесследно: рыжий окрас — лучший камуфляж в «рыжем лесу», и, приспособившись к радиации, они стали заметней и уязвимей для хищников. Одним меланином дело не ограничивается. Чернобыль неожиданно оказался важным полигоном для проверки так называемой «антиоксидантной гипотезы». Она объясняет процесс старения (и, в частности, смертность от сердечно-сосудистых болезней) вредным влиянием свободных радикалов. На антиоксиданты, которые этому вредному влиянию противостоят, возлагают надежды те, кто ищет лекарство от старости или хотя бы пытается замедлить старение кожи. Но пока о пользе антиоксидантов пишут в основном на флаконах с шампунями, а в научном мире у этой гипотезы статус неподтвержденной. В 2014 году команда ученых из Испании опубликовала результаты своего исследования чернобыльских птиц. Образцы крови брали на анализ у 16 разных видов — от деревенских ласточек до пеночек-трещоток. Выяснилось: чем выше уровень радиации — тем выше уровень антиоксидантов в крови пернатых. То есть этот класс веществ, похоже, и вправду играет в клетке критически важную роль — пусть и в таких экзотических условиях, как постоянное облучение. Для биомедицины могли бы пригодиться и массовые обследования людей, получивших дозу облучения во время Чернобыльской аварии, при ее ликвидации или из-за проживания на умеренно зараженной территории. Как лучевая болезнь убивает за считанные сутки, стало ясно еще тогда, когда в больницы попали первые ликвидаторы аварии на АЭС. А чем чревато проживание в зоне умеренного заражения на протяжении десятков лет? Этот вопрос снова стал актуальным за пределами Украины и Белоруссии в 2011 году, после катастрофы на японской АЭС Фукусима. Тогда Еврокомиссии предложили выделить деньги — около миллиона евро в год — чтобы сформировать из пострадавших от Чернобыльской катастрофы «когорту», то есть группу, которую медики регулярно обследуют по общей для всех участников схеме. Такие «когорты» за последние 70 лет формировали, например, из жителей небольшого американского городка Фрэмингем, чтобы на их примере разобраться с причинами сердечных заболеваний, или из нескольких сотен близнецов — однояйцевых и разнояйцевых — для изучения генетической природы разных болезней. Но проект с чернобыльцами так и не состоялся. Если из-за радиации борьба за выживание обостряется, то сколько в этой борьбе победителей, то есть выживших? Ведь логично предположить, что после катастрофы окрестности Чернобыльской АЭС превратились в «выжженную землю», где лишь изредка встречается кто-то живой, ухитрившийся приспособиться к радиации. В 2009 году парижский эколог Андерс Меллер и профессор университета Южной Каролины (США) Тимоти Мюссо опубликовали статью, в которой эта грустная закономерность вроде бы подтверждалась на примере разных беспозвоночных, от кузнечиков до пауков. В разных точках зоны отчуждения исследователи устраивали «пятиминутки наблюдений», подсчитывая все живое, что попадется на глаза. В отчете упоминаются 305 кузнечиков, 389 бабочек, 298 шмелей — ученые подошли к делу ответственно. Сравнивая обстоятельства встречи со всем этим биоразнообразием, авторы статьи пришли к выводу: где радиация выше, там реже жужжат, ползают и летают. То есть вроде бы подтвердили догадку о «выжженной земле». Радиация — важная особенность Чернобыля, но не главная, потому что «зона отчуждения» и «зона радиационного заражения» обозначают вообще-то две разные территории. Из 30-километровой зоны отчуждения вокруг Чернобыльской АЭС еще весной 1986 года выселили людей. Сейчас так называют только пятно неправильной формы на украинской территории, которое упирается в границу с Белоруссией (с белорусской стороны это никакая не «зона», а Полесский радиационно-экологический заповедник). На карте Международного агентства по атомной энергии, где цветом помечена степень радиационного заражения, есть черные, красные, оранжевые и желтые участки. Самая широкая красная полоса — «северный след» — тянется к северу от АЭС. «Южный след» идет через «рыжий лес», где мгновенно высохшие от радиации сосны вместе с осевшей на них радиоактивной пылью пришлось вырубить и захоронить в траншеях; туда же сбрасывали срезанный бульдозерами верхний слой почвы. Сразу понятно, что зараженные территории есть и за пределами «зоны». Сама она, за вычетом небольшой красно-черной области в центре, по преимуществу закрашена оранжевым — но такие же оранжевые пятна есть в Норвегии и Швеции, до которых дотянулся хвост «северного следа», и в Австрии, которую задел «западный след». 500-тысячный Гомель, второй после Минска крупнейший город Белоруссии, жителей которого никто и не думал отселять, по степени заражения цезием не сильно отличается от украинских сел десятикилометровой зоны, где все деревянные дома из соображений радиационной безопасности срыли и закопали на месте. Что может быть интересно ученому в таких местах зоны отчуждения, где уровень радиации — как в рядовом белорусском городе? То, что здесь нет людей. Несколько тысяч квадратных километров посреди Европы, которые 30 лет назад стали необитаемыми — что-то вроде стихийного заповедника. В октябре 2015 года научный журнал «Каррент Байолоджи», который издает Королевское общество Великобритании, напечатал статью международной группы экологов во главе с профессором-экологом Джимом Смитом из английского университета Портсмута. На белорусских закрытых территориях (общей площадью 2165 квадратных километров) они еще в 1990-е затеяли многолетнюю перепись кабанов и рысей, волков и оленей. Летом вели съемки с вертолетов, зимой считали следы на снегу. А теперь подвели итоги. Вывод: большие млекопитающие в отсутствие людей чувствуют себя отлично — лоси и кабаны встречаются так же часто, как в образцовом российском заповеднике «Брянский лес» в 250 километрах от Чернобыля. А волков в зоне отчуждения оказалось и вовсе в семь раз больше, чем в соседних белорусских лесах. В частности, это значит, что с мелкими зверями вроде грызунов, которыми они питаются и которых сосчитать труднее, тоже все в порядке. Единственный провал на графике численности кабанов в 1993–1994 годах объясняется вспышкой африканской чумы свиней, а не радиацией. Более того, перепады уровня радиации от точки к точке животных не очень волнуют — не подтвердилась гипотеза, что в особо загрязненных местах будет меньше следов. А вот кто здесь не встречается — так это «мутанты» в том смысле, который вкладывают в это слово любители компьютерных игр. Теленок со второй головой действительно может появиться на свет, но у него нет шансов выжить, тем более в дикой природе. Естественный отбор сохраняет признаки, которые помогают выжить, а радиация способна подстегнуть изменчивость — но не стоит ждать говорящих избушек на курьих ножках. Тем более что и курьи ножки, и умение говорить уже встречаются в природе (у кур и людей, например), а вот умение питаться радиацией, обнаруженное у грибов — эффект и правда новый.
28.07.2016