Piccoli vermi tollerano le radiazioni di Chernobyl

Un nuovo studio condotto da ricercatori della New York University rileva che l’esposizione alle radiazioni croniche di Chernobyl non ha danneggiato i genomi dei microscopici vermi che vivono lì oggi – il che non significa che la regione sia sicura, avvertono gli scienziati, ma suggerisce che questi i vermi sono eccezionalmente resistenti.

Negli ultimi anni, i ricercatori hanno scoperto che alcuni animali che vivono nella zona di esclusione di Chernobyl – la regione nel nord dell’Ucraina entro un raggio di 18,6 miglia dalla centrale elettrica – sono fisicamente e geneticamente diversi dalle loro controparti altrove, sollevando interrogativi sull’impatto delle radiazioni croniche sul DNA.

“Chornobyl è stata una tragedia di dimensioni incomprensibili, ma non abbiamo ancora una conoscenza approfondita degli effetti del disastro sulle popolazioni locali”, ha affermato Sophia Tintori, associata post-dottorato presso il Dipartimento di Biologia della New York University e prima autrice dello studio. studio, pubblicato nel Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze (PNAS). “L’improvviso cambiamento ambientale ha selezionato specie, o anche individui all’interno di una specie, che sono naturalmente più resistenti alle radiazioni ionizzanti?”

Per approfondire questo aspetto, Tintori e i suoi colleghi si sono rivolti ai nematodi, minuscoli vermi con genomi semplici e riproduzione rapida, che li rendono particolarmente utili per comprendere i fenomeni biologici di base.

“Questi vermi vivono ovunque e vivono velocemente, quindi attraversano decine di generazioni di evoluzione mentre un tipico vertebrato si sta ancora mettendo le scarpe”, ha detto Matthew Rockman, professore di biologia alla New York University e autore senior dello studio.

“Avevo visto le riprese della zona di esclusione e sono rimasto sorpreso da quanto fosse rigogliosa e ricoperta di vegetazione: non avevo mai pensato che fosse brulicante di vita”, ha aggiunto Tintori. “Se voglio trovare vermi particolarmente tolleranti all’esposizione alle radiazioni, questo è un paesaggio che potrebbe essere già stato selezionato per questo.”

I vermi di Chernobyl

In collaborazione con scienziati ucraini e colleghi statunitensi – tra cui il biologo Timothy Mousseau dell’Università della Carolina del Sud, che studia gli effetti delle radiazioni dei disastri di Chernobyl e Fukushima – Tintori e Rockman hanno visitato la zona di esclusione di Chernobyl nel 2019 per vedere se la malattia era cronica. le radiazioni hanno avuto un impatto rilevabile sui vermi della regione. Con i contatori Geiger in mano per misurare i livelli locali di radiazioni e dispositivi di protezione individuale per proteggersi dalla polvere radioattiva, hanno raccolto vermi da campioni di terreno, frutta marcia e altro materiale organico. I vermi sono stati raccolti da luoghi in tutta la zona con diverse quantità di radiazioni, che vanno da livelli bassi, paragonabili a quelli di New York City (trascurabilmente radioattivi), a siti ad alta radiazione, pari a quelli dello spazio esterno (pericolosi per gli esseri umani, ma non è chiaro se sarebbe stato pericoloso per i vermi).

Dopo aver raccolto campioni sul campo, il team li ha portati al laboratorio di Mousseau in un’ex casa residenziale a Chernobyl, dove hanno separato centinaia di nematodi dal terreno o dai frutti. Da lì, si sono diretti in un hotel di Kiev dove, utilizzando microscopi da viaggio, hanno isolato e stabilito le colture di ciascun verme.

Tornati nel laboratorio della New York University, i ricercatori hanno continuato a studiare i vermi, parte del quale prevedeva il loro congelamento.

“Possiamo crioconservare i vermi e poi scongelarli per studiarli in seguito. Ciò significa che possiamo impedire che l’evoluzione avvenga in laboratorio, cosa impossibile con la maggior parte degli altri modelli animali e molto utile quando vogliamo confrontare animali che hanno sperimentato storie evolutive diverse “, ha detto Rockman.

Hanno concentrato le loro analisi su 15 vermi di una specie di nematode chiamata Oscheius tipulae, che è stato utilizzato negli studi genetici ed evolutivi. Hanno sequenziato i genomi dei 15 O. tipulae vermi di Chernobyl e li hanno confrontati con i genomi di cinque O. tipulae da altre parti del mondo.

DNA diverso, ma non a causa delle radiazioni

I ricercatori sono rimasti sorpresi nello scoprire che, utilizzando diverse analisi, non sono riusciti a rilevare alcuna traccia di danno da radiazioni sui genomi dei vermi di Chernobyl.

“Ciò non significa che Chernobyl sia sicura, ma più probabilmente che i nematodi sono animali davvero resistenti e possono resistere a condizioni estreme”, ha osservato Tintori. “Inoltre, non sappiamo per quanto tempo ciascuno dei vermi che abbiamo raccolto sia rimasto nella Zona, quindi non possiamo essere sicuri esattamente del livello di esposizione ricevuto da ciascun verme e dai suoi antenati negli ultimi quattro decenni.”

Chiedendosi se la mancanza di firma genetica fosse dovuta al fatto che i vermi che vivono a Chernobyl sono insolitamente efficaci nel proteggere o riparare il loro DNA, i ricercatori hanno progettato un sistema per confrontare la velocità con cui crescono le popolazioni di vermi e lo hanno utilizzato per misurare la sensibilità dei discendenti di ciascuno dei vermi. 20 vermi geneticamente distinti presentavano diversi tipi di danni al DNA.

Sebbene i lignaggi dei vermi fossero diversi gli uni dagli altri per quanto bene tolleravano i danni al DNA, queste differenze non corrispondevano ai livelli di radiazioni in ciascun sito di raccolta. Le loro scoperte suggeriscono che i vermi di Chernobyl non sono necessariamente più tolleranti alle radiazioni e che il paesaggio radioattivo non li ha costretti ad evolversi.

Cosa possono insegnarci i vermi sulla nostra biologia

I risultati forniscono ai ricercatori indizi su come la riparazione del DNA può variare da individuo a individuo, e nonostante la semplicità genetica del sistema O. tipulaepotrebbe portare a una migliore comprensione della variazione naturale negli esseri umani.

“Ora che sappiamo di quali ceppi O. tipulae sono più sensibili o più tolleranti ai danni al DNA, possiamo usare questi ceppi per studiare perché individui diversi hanno maggiori probabilità di altri di subire gli effetti degli agenti cancerogeni”, ha affermato Tintori.

Il modo in cui i diversi individui di una specie rispondono al danno al DNA è una delle priorità dei ricercatori sul cancro che cercano di capire perché alcuni esseri umani con una predisposizione genetica al cancro sviluppano la malattia, mentre altri no.

“Pensare a come gli individui rispondono in modo diverso agli agenti dannosi per il DNA presenti nell’ambiente è qualcosa che ci aiuterà ad avere una visione chiara dei nostri fattori di rischio”, ha aggiunto Tintori.