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Le rane nere di Chernobyl rivelano l’evoluzione in azione

Le rane nere di Chernobyl

Pendenza estrema della rana orientale di San Antonio (Hyla orientalis). A sinistra un esemplare catturato a Chernobyl nella zona ad alta contaminazione; a destra un esemplare catturato al di fuori della zona ristretta. Credito: Germán Orizaola/Pablo Burraco, CC BY

Il più grande rilascio di materiale radioattivo nell’ambiente nella storia umana si è verificato nel 1986 con un incidente il 26 aprile nel reattore quattro della centrale nucleare di Chernobyl. Gravi impatti sull’ambiente e sulla popolazione umana sono stati causati dall’esposizione acuta a dosi elevate di radiazioni. Ma più di tre decenni dopo l’incidente, Chernobyl è diventata una delle più grandi riserve naturali d’Europa. Oggi vi trovano rifugio un gran numero di specie in via di estinzione, tra cui orsi, lupi e linci.

Il disastro di Chernobyl è uno dei due soli incidenti nucleari classificati sette – la gravità massima – sulla scala internazionale degli eventi nucleari, l’altro è il disastro nucleare di Fukushima del 2011 in Giappone.

Reattore nucleare di Chernobyl 4

Veduta del reattore 4 della centrale nucleare di Chernobyl dal lago Azbuchyn (Ucraina), 2019. Foto: Germán Orizaola

Le radiazioni possono danneggiare il materiale genetico degli organismi viventi e causare mutazioni indesiderate. Tuttavia, uno degli argomenti di ricerca più interessanti a Chernobyl è cercare di scoprire se alcune specie si stanno effettivamente adattando alla vita con le radiazioni. Come per altri inquinanti, le radiazioni potrebbero essere un fattore di selezione molto potente, favorendo organismi con meccanismi che aumentano la loro sopravvivenza nelle aree contaminate da radiazioni.

Ironia della sorte, l’incidente di Chernobyl è avvenuto durante un test di sicurezza. La fusione e le esplosioni risultanti hanno rotto il nocciolo del reattore e distrutto l’edificio del reattore. Questo è stato immediatamente seguito da un incendio al nocciolo del reattore all’aperto che è durato fino al 4 maggio 1986.

Area contaminata della zona di esclusione di Chernobyl

Area contaminata all’interno della Zona di esclusione di Chernobyl (Ucraina). Credito fotografico: ArcticCynda

Protezione della melanina dalle radiazioni

Il nostro lavoro a Chernobyl è iniziato nel 2016. In quell’anno abbiamo scoperto diverse raganelle orientali (Hyla orientalis) con un’insolita tinta nera. La specie di solito ha una colorazione del dorso verde chiaro, anche se occasionalmente si possono trovare individui più scuri.

La melanina è responsabile del colore scuro di molti organismi. Quello che è meno noto è che questa classe di pigmenti può anche ridurre gli effetti negativi delle radiazioni ultraviolette. E il suo ruolo protettivo può estendersi anche alle radiazioni ionizzanti, come è stato dimostrato nei funghi. La melanina assorbe e disperde parte dell’energia radiante. Inoltre, può ionizzare molecole all’interno della cellula, come. B. specie reattive dell’ossigeno intercettano e neutralizzano. Queste misure riducono le probabilità che le persone esposte alle radiazioni subiscano danni cellulari e aumentino le loro possibilità di sopravvivenza.

Rana maschio di Sant'Antonio orientale

Rana maschio di Sant’Antonio (Hyla orientalis) in un sito al di fuori della zona di esclusione di Chernobyl (Ucraina), 2019. Foto di: Germán Orizaola

Il colore delle raganelle di Chernobyl

Dopo aver scoperto le prime rane nere nel 2016, abbiamo deciso di indagare sul ruolo della colorazione della melanina nella fauna selvatica di Chernobyl. Tra il 2017 e il 2019 abbiamo studiato in dettaglio la colorazione delle raganelle orientali in diverse aree dell’Ucraina settentrionale.

Durante questi tre anni, abbiamo analizzato la colorazione della pelle dorsale di più di 200 rane maschi raccolti da 12 diversi stagni di riproduzione. Questi siti sono stati distribuiti lungo un ampio gradiente di contaminazione radioattiva. Comprendevano alcune delle aree più radioattive del pianeta, ma anche quattro siti al di fuori della zona di esclusione di Chernobyl e con livelli di radiazione di fondo usati come controlli.

Il nostro lavoro mostra che le raganelle di Chernobyl hanno una colorazione molto più scura rispetto alle rane catturate in aree di controllo fuori zona. Come abbiamo scoperto nel 2016, alcuni sono neri come la pece. Questa colorazione non ha nulla a che fare con le radiazioni a cui sono esposte oggi le rane e che possiamo misurare in tutti gli individui. La colorazione scura è tipica delle rane provenienti o in prossimità delle zone più contaminate al momento dell’incidente.

Gradiente della rana di Sant'Antonio orientale

Gradiente della rana Antonius orientale (Hyla orientalis) nell’Ucraina settentrionale. Credito: Germán Orizaola/Pablo Burraco, CC BY-SA

Reazioni evolutive a Chernobyl

I risultati del nostro studio suggeriscono che le rane di Chernobyl potrebbero aver subito un processo di rapida evoluzione in risposta alle radiazioni. In questo scenario, le rane di colore più scuro, che normalmente rappresentano una minoranza nelle loro popolazioni al momento dell’incidente, avrebbero beneficiato dell’effetto protettivo della melanina.

Le rane oscure sarebbero sopravvissute meglio all’irradiazione e si sarebbero riprodotte con maggiore successo. Sono trascorse più di dieci generazioni di rane dall’incidente e un classico, sebbene molto rapido, processo di selezione naturale potrebbe spiegare perché queste rane di colore scuro sono ora la specie dominante per le specie all’interno della zona di esclusione di Chernobyl.

Zona di esclusione del lago Glyboke da Chernobyl

Lago Glyboke, Chernobyl Exclusion Zone (Ucraina), 2019. Photo credit: Germán Orizaola

Lo studio delle rane nere di Chernobyl è un primo passo verso una migliore comprensione del ruolo protettivo della melanina negli ambienti interessati dalla contaminazione radioattiva. Inoltre, apre le porte a promettenti applicazioni in campi diversi come la gestione delle scorie nucleari e l’esplorazione spaziale.

Ci auguriamo che l’attuale guerra in Ucraina finisca presto e che la comunità scientifica internazionale possa nuovamente studiare gli affascinanti processi evolutivi e di rinaturalizzazione degli ecosistemi di Chernobyl insieme ai nostri colleghi ucraini.

Scritto da:

  • Germán Orizaola – Investigador Ramón y Cajal, Universidad de Oviedo
  • Pablo Burraco – Postdoctoral Fellow presso la Juan de la Cierva Incorporación, Estación Biológica de Doñana (EBD-CSIC)

Questo articolo è stato pubblicato per la prima volta su The Conversation.La conversazione

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