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切尔诺贝利变异重塑了进化吗?

从树蛙到狗,生物学家们有证据表明切尔诺贝利发生了动物变异。这些形态上的变化对进化意味着什么?

作者:Joshua Rapp Learn
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切尔诺贝利隔离区内的流浪狗。图片来源:Sergiy Romanyuk/Shutterstock

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1986 年的切尔诺贝利灾难是历史上最严重的核泄漏事故。如今,乌克兰和邻近的白俄罗斯的旧核电站周围的大部分地区仍然无人居住,包括同名城市和普里皮亚季。但如果说的是人类,那确实如此。

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许多动物仍然生活在该地区。在许多情况下,由于 35 多年来没有人为干预,野生动物种群得到了蓬勃发展。但这是否意味着生活在该地区的动物已经适应了它们面临的独特辐射威胁?

一些研究表明,切尔诺贝利隔离区内的种群已经开始进化。其他研究人员则认为,目前还没有足够严谨的数据来证明任何适应性效应。

南卡罗来纳大学的生物学家 Tim Mousseau 说:“我们用当时拥有的资源尽了最大的努力。”他多年来一直在追踪辐射引发的进化的发展。

切尔诺贝利青蛙:进化进行时

2016 年,研究人员 Pablo Burraco 和 Germán Orizaola 开始研究东部树蛙对切尔诺贝利地区辐射的反应方式。它们通常是鲜绿色的,但有时也会变成黑色。

然而,在切尔诺贝利地区,他们发现了许多呈现不寻常黑色的青蛙。

在各种物种中,负责这种深色的黑色素实际上可以缓解紫外线辐射的一些负面影响。例如,在人类中,深色色素可以保护免受过多阳光照射的某些负面影响。黑色素还可以防止某些与辐射相关的细胞损伤。

接下来的几年里,Burraco 和 Orizaola 扩大了他们的研究范围,分析了从乌克兰北部 12 个池塘捕获的青蛙的肤色——包括切尔诺贝利地区辐射最强的区域。他们将这些青蛙与来自切尔诺贝利隔离区外辐射水平相对较低的池塘的青蛙进行了比较。

研究人员总共分析了 200 多只青蛙,发现来自高辐射区域的青蛙平均颜色要深得多。

他们在《The Conversation》上报道说:“切尔诺贝利的青蛙可能已经经历了对辐射的快速进化过程。”他们认为,这可能是自然选择的结果:深色青蛙的存活比例相对高于绿色青蛙。

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切尔诺贝利的变异动物

同样在 2016 年,Mousseau 和一位同事发表了一篇综述,审查了 17 例研究人员声称在福岛和切尔诺贝利发现辐射适应性的情况。这些情况包括从松树到蚱蜢和田鼠等各种生物。

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然而,除了少数基因更容易受到辐射影响的个体被淘汰外,研究人员在大多数研究中未能找到强有力的适应证据。

Mousseau 说,许多被检查的研究包括来自单个污染地点和单个对照站点的相对较小的样本量。或者,它们没有进行“显著的严谨性”来支持进化适应的假设。

有一个例外:研究人员对切尔诺贝利高辐射区域的家燕羽毛上的细菌以及来自丹麦的正常辐射水平的细菌进行了照射。他们发现切尔诺贝利燕子身上的细菌对诱导辐射造成的损害更具抵抗力。

这并不是说 Mousseau 完全排除了进化。“我跟任何人一样,都在猜测这个,”他说。事实上,研究人员已经在几个案例中证明,进化在短短几代内是可能的。Mousseau 只是认为到目前为止的研究不够严谨,不足以支持这一观点。

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切尔诺贝利狗

35 多年来,野狗一直在切尔诺贝利地区自由活动。许多狗是在该地区疏散期间被遗弃的宠物的后代。“人们没有多少时间离开,”美国国立卫生研究院的遗传学家 Elaine Ostrander 说。

总共有可能有数千只野狗生活在切尔诺贝利隔离区——随着越来越多的游客来到该地区,它们的数量可能得到了喂食的促进。

Mousseau 和他的同事联系了 Ostrander 等人,以了解这些狗的遗传特征;在最近发表在《Science Advances》上的研究中,他们分析了切尔诺贝利地区 15 代野狗的 DNA 样本。

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Ostrander 说:“我们对 DNA 序列中已识别的变异感兴趣,这些变异使得这些狗能够生存和繁衍。”

他们的分析显示,该地区不同犬种群体具有独特的特征,可以识别它们的来源。例如,来自切尔诺贝利市的狗的特征与来自仅 9 英里外的普里皮亚季的狗不同。他们还将这些狗的基因特征与生活在附近波兰和东欧其他地区狗的基因特征进行了比较。

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狗的辐射

Mousseau 说,研究人员在这些狗身上研究的遗传细节水平是独特的。但这项研究只是第一步。

现在已经确定了不同切尔诺贝利犬种群的基因特征,研究人员可以开始检查普里皮亚季狗和切尔诺贝利狗之间是否存在与生活在辐射水平较低地区的犬种不同的共同基因线索。

这类研究可能最终揭示与人类相对相似的动物如何应对和进化以适应辐射。

研究的作者写道:“[它的]最大潜力在于理解动物,并最终理解人类在持续承受严峻环境侵袭的地区生存的生物学基础。”


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  • Joshua Rapp Learn

    Joshua Rapp Learn 是一位屡获殊荣的华盛顿特区科学记者,经常为《发现杂志》撰稿,内容涵盖考古学、野生动物、古生物学、太空等主题。

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