قورباغه‌های سیاهِ چرنوبیل فرایند تکامل را به تصویر می‌کشند
حادثه‌ای که سال ۱۹۸۶ در رآکتور شماره چهار نیروگاه هسته‌ای چرنوبیل رخ داد، بزرگ‌ترین انتشار مواد رادیواکتیو در محیط زیست در تاریخ بشر را رقم زد.
تأثیر مواجهه‌ی حاد با مقادیر بالای تشعشات برای محیط زیست و جمعیت انسانی شدید بود. اما پس از گذشت بیش از سه دهه از این حادثه، اکنون چرنوبیل به یکی از بزرگ‌ترین ذخایر طبیعی اروپا تبدیل شده است. امروزه طیف وسیعی از گونه‌های درمعرض خطر انقراض ازجمله خرس‌ها، گرگ‌ها و سیاه گوش‌ها در این منطقه پناه گرفته‌اند.
تشعشع می‌تواند به مواد ژنتیکی موجودات زنده آسیب بزند و جهش‌های مضر ایجاد کند. اگرچه یکی از جالب‌ترین موضوعات پژوهشی در چرنوبیل تلاش برای تشخیص این موضوع است که آیا برخی از گونه‌ها واقعاً برای زندگی با تشعشات سازگاری پیدا کرده‌اند.
همانند آلاینده‌های دیگر، تشعشع می‌تواند عامل انتخابی بسیار قوی باشد و موجوداتی را انتخاب کند که دارای مکانیسم‌هایی هستند که بقای آن‌ها را در مناطق آلوده به مواد رادیواکتیو افزایش می‌دهد.
تفاوت شدید در رنگ قورباغه سان آنتونیو شرقی (Hyla orientalis). در سمت چپ، نمونه‌ای که در چرنوبیل در ناحیه‌ای با آلودگی بالا گرفته شده است؛ در سمت راست، نمونه‌ای است که در خارج از منطقه ممنوعه گرفته شده است.
محافظت ملانین دربرابر تشعشع
کار پژوهشی دانشمندان در چرنوبیل در سال ۲۰۱۶ آغاز شد. آن سال، دانشمندان در نزدیکی رآکتور هسته‌ای آسیب‌دیده چند قورباغه درختی شرقی (Hyla orientalis) را پیدا کردند که رنگ سیاه غیرعادی داشتند. رنگ روی پشت این گونه معمولاً سبز روشن است، اگرچه گاهی نمونه‌های تیره‌تری نیز پیدا می‌شوند.
- داستان چرنوبیل: چرا رآکتور نیروگاه اتمی منفجر شد؟
- بقای گیاهان چگونه پس از فاجعه چرنوبیل تداوم یافت؟
ملانین علت رنگ تیره بسیاری از موجودات است. اما چیزی که کمتر شناخته شده است، این است که این دسته از رنگدانه‌ها می‌توانند اثرات منفی ناشی از تابش ماوراء بنفش را نیز کاهش دهند. علاوه‌بر‌این، همان‌طور که در قارچ‌ها نشان داده شده است، نقش محافظتی ملانین می‌تواند به تشعشات یونیزه‌کننده نیز گسترش پیدا کند. ملانین بخشی از انرژی تشعشع را جذب و آن را پراکنده می‌کند. همچنین، ملانین می‌تواند مولکول‌های یونیزه‌شده درون سلول مانند گونه‌های فعال اکسیژن را پیدا کرده و خنثی کند. به خاطر این عملکردها، احتمال اینکه فردی که درمعرض تابش قرار گرفته است، دچار آسیب سلولی شود، کاهش پیدا می‌کند و شانس بقای فرد افزایش پیدا می‌کند.
رنگ قورباغه‌های درختی چرنوبیل
پس از شناسایی اولین قورباغه‌های سیاه در سال ۲۰۱۶، دانشمندان تصمیم گرفتند نقش رنگ‌بخشی ملانین را در حیات وحش چرنوبیل مطالعه کنند. آن‌ها بین سال‌های ۲۰۱۷ تا ۲۰۱۹ رنگ قورباغه‌های درختی شرقی را در نواحی مختلف شمال اوکراین به‌طور دقیق بررسی کردند.
در طول این سه سال، دانشمندان رنگ پوست ناحیه پشت بیشتر از ۲۰۰ قورباغه نری را که در ۱۲ آبگیر مختلف پیدا کرده بودند، تجزیه‌و‌تحلیل کردند. میزان آلودگی رادیواکتیو در این مکان‌ها متفاوت بود. این مکان‌ها شامل برخی از رادیواکتیوترین مناطق روی زمین بود، اما همچنین چهار مکان خارج از منطقه ممنوعه چرنوبیل را نیز شامل می‌شد که سطوح تشعشعات آن‌ها طبیعی بود که به‌عنوان کنترل مورد استفاده قرار گرفتند.
مطالعه پژوهشگران نشان می‌دهد قورباغه‌های درختی چرنوبیل نسبت‌به قورباغه‌های خارج از منطقه رنگ بسیار تیره‌تری دارند و همان‌طور که دانشمندان در سال ۲۰۱۶ هم متوجه شدند، برخی از آن‌ها قیرگون هستند. این الگوی رنگ به سطح تشعشی که امروزه قورباغه‌ها تجربه می‌کنند، ارتباطی ندارد. رنگ تیره قورباغه‌ها، ویژگی قورباغه‌های درون یا نزدیک آلوده‌ترین مناطق در زمان حادثه است.
گردایان رنگ قورباغه‌های سنت آنتونی شرقی (Hyla orientalis) در شمال اوکراین.
پاسخ‌های تکاملی در چرنوبیل
نتایج مطالعه جدید نشان می‌دهد قورباغه‌های چرنوبیل ممکن است در پاسخ به تشعشعات، فرایند تکاملی سریعی را پشت سر گذاشته باشند. در این سناریو، قورباغه‌هایی که در زمان حادثه رنگ تیره‌تری داشتند (که در حالت معمول تعداد کمی از جمعیت را شامل می‌شوند)، به خاطر اثرات محافظتی ملانین از برتری برخوردار بودند. قورباغه‌های تیره بهتر از قورباغه‌های روشن از تشعشات جان سالم به در بردند و با موفقیت بیشتری تولیدمثل کردند.
بیش از ده نسل قورباغه از زمان این حادثه گذشته است و فرایند انتخاب طبیعی ممکن است توضیح دهد که چرا اکنون قورباغه‌های تیره در منطقه ممنوعه چرنوبیل نوع غالب قورباغه‌ها هستند.
مطالعه قورباغه‌های سیاه چرنوبیل اولین قدم برای درک بهتر نقش محافظتی ملانین در محیط‌های متأثر از آلودگی رادیواکتیو است. علاوه‌بر‌این، این مطالعه درهایی را رو به کاربردهای امیدوارکننده در حوزه‌های متنوعی نظیر مدیریت زباله‌های هسته‌ای و اکتشافات فضایی می‌گشاید.
پژوهشگران امیدوار هستند جنگ در اوکراین به‌زودی خاتمه پیدا کند و جامعه‌ی علمی بین‌المللی بتواند به همراه همکاران اوکراینی برای مطالعه فرایندهای تکاملی و احیای اکوسیستم‌های چرنوبیل به این منطقه بازگردد.
