Отдаленные популяционно- генетические проблемы Чернобыля Глазко В.И., Глазко Т.Т. (Украина).

1.Эффекты ионизирующего облучения зависят от исходного состояния и генотипических особенностей облучаемого объекта 2.Дестабилизирующие эффекты ионизирующего излучения для биологических объектов в первую очередь определяются не столько абсолютными значениями поглощенных доз, сколько их «новизной» для объектов 3.Селекция на увеличение количества радиорезистентных особей реализуется за счет ухода из воспроизводства популяции наиболее чувствительных, и наиболее специализированных особей. 4.Вклад Чернобыльской катастрофы в изменения генофонда человека можно будет оценить через несколько десятков лет, поскольку поколение, родившееся после аварии, только вступает в репродуктивный период.

1. Эффекты ионизирующего облучения зависят от исходного состояния и генотипических особенностей облучаемого объекта

Межвидовые и внутривидовые отличия по радиорезистентности ПОЛУЛЕТАЛЬНЫЕ ДОЗЫ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ У линейных мышей под влиянием повышенного ионизирующего излучения обнаруживается увеличение частот встречаемости в клетках костного мозга только тех цитогенетических аномалий, изменчивость которых линейноспецифична для них в чистой зоне, в связи с возрастом или сезоном исследования. То есть, ионизирующее излучение не индуцирует новых аномалий, а только усиливает проявление исходно нестабильных цитогенетических характеристик для каждой из исследованных линий мышей.

Частоты встречаемости различных типов цитогенетических аномалий в клетках костного мозга мышей различного возраста и в разные сезоны исследований в контроле (спонтанный мутагенез) и в спец-виварии в Чернобыльской зоне («индуцированный» мутагенез Линия мышей BALB/c - наиболее изменчивые характеристики - двуядерные лейкоциты и одноядерные с микроядрами Линия мышей C57BL/6j - наиболее изменчивые характеристики - двуядерные лейкоциты и одноядерные с микроядрами и еще - доля анеуплоидных метафаз Линия мышей CC57W/Mv - наиболее изменчивые характеристики - одноядерные лейкоциты с микроядрами и еще - доля метафаз с хромосомными аберрациями

Зависимые от возраста частоты цитогенетических аномалий у мышей линии CC57W/Mv) в Чернобыльском виварии: увеличение частот клеток с аномалиями в костном мозгу в Чернобыле по сравнению с контролем у юных мышей; уменьшение – у старых Феномен «омоложения» «старых» мышей в Чернобыльской зоне Old mice, control, winter Young mice, control, winter Old mice, Chernobyl Young mice, control, summer Young mice, Chernobyl

Количество делящихся клеток (количество метафаз на 1000 клеток, MI), двуядерных лейкоцитов (на 1000 клеток, BIN) и моноядерных лейкоцитов с микроядрами (на 1000 клеток, LMN) у «юных» и «старых» мышей линии CC57W/Mv в контроле (Киев) и в Чернобыле Контрольные и экспериментальные группы Возраст Мышей MI BIN LMN «Юные» контрольные мыши (Kиeв) 2-3 месяца ***6,8 0,54,5 0,7**5,2 0,3 «Юные» экспериментальные мыши (Чернобыль) 2-3 месяцев 5,6 0,7*9,0 1,4**14,4 2,4 «Старые» контрольные мыши (Киев) месяцев ***3,5 0,6 7,1 1,3*10,5 1,3 «Старые» экспериментальные мыши (Чернобыль) месяцев * * * Увеличение количества делящихся клеток у «старых» мышей в условиях повышенного уровня ионизирующего излучения

Виды полевок (обыкновенная, рыжая и экономка) Среди исследованных трех видов мышевидных грызунов наиболее чувствительным к действию ионизирующего излучения оказался наиболее из них эволюционно молодой вид обыкновенной полевки, для которого характерна определенная кариотипическая нестабильность в ареале, в отличие от полевки экономки и рыжей полевки. Межвидовое сравнение свидетельствует в пользу данных, полученных на линейных мышах о том, что повышение ионизирующего излучения не индуцирует новые генетические повреждения, а усиливает потенциально имеющиеся, специфичные для отдельных генотипов (разные линии мышей) и для отдельных видов (разные виды мышевидных грызунов).

Человек Выполнены исследования частот встречаемости конститутивных цитогенетических аномалий среди детей с врожденными пороками развития, родившимися до и после Чернобыльской катастрофы. У детей с такими пороками, рожденными после Чернобыля, отмечается определенная тенденция к увеличению носителей конститутивных цитогенетических аномалий, причем в них принимает участие 11 из 22 взможных аутосом, наиболее часто хромосома 9, повышенный полиморфизм которой отмечен у людей и в чистых зонах. То есть, и у человека в том числе, наблюдается повышение нестабильности именно по тем хромосомам, нестабильность которых отмечается и в чистых зонах.

2. Дестабилизирующие эффекты ионизирующего излучения для биологических объектов в первую очередь определяются не столько абсолютными значениями поглощенных доз, сколько их «новизной» для объектов

Селекция радиорезистентных особей в местообитаниях с высоким уровнем радионуклидного загрязнения У представителей рыжей и обыкновенной полевок обнаруживается отчетливая селекция к году животных с повышенной радиорезистентностью. В гг., через поколений после взрыва, отличаются от популяций из чистых зон по частотам встречаемости цитогенетических аномалий в клетках костного мозга, в гг, через поколений – нет). Интенсивность такой селекции наиболее выражена в Рыжем лесу (1000 Ки/км2). В местообитаниях с уровнем радионуклидного загрязнения на порядок меньше такая селекция, по-видимому, идет с существенно меньшей скоростью В местообитаниях с уровнем загрязнения около 100 Ки/км2 в 1999 г обнаруживается высокая индивидуальная изменчивость и повышенная частота встречаемости цитогенетических аномалий относительно условного контроля и популяции из Рыжего леса гг

1 - Контроль (< 5 Ки/км 2 ) 2 - Янов 1996 (~ 200 Ки/км 2 ) 3 - Янов 1999 (~ 200 Ки/км 2 ) 4- Рыжий лес 1996 ( Ки/км 2 ) 5 - Рыжий лес 1999 ( Ки/км 2 ) 6 - Рыжий лес 2001 ( Ки/км 2 ) Отбор на радиорезистентность у рыжей полевки по частотам встречаемости метафаз с хромосомными аберрациями

Отбор на радиорезистентность у обыкновенной полевки (микроядерный тест) в Чистогаловке (около 300 – 500 Ки/км 2 ) 1 - Контроль (

Средне-мировой уровень (фоновый) ионизирующего излучения

Биологические эффекты высокого уровня ионизирующего облучения в радиоактивных провинциях – Иран, Китай

Distribution of Cs-137 in Ukraine before 1985y

Distribution of Cs-137 in Ukraine in 1998y

3. Селекция на увеличение количества радиорезистентных особей реализуется за счет ухода из воспроизводства популяции наиболее чувствительных, и наиболее специализированных особей.

Представители родителей экспериментального стада, отловленные около ЧАЭС в 1987 н (Альфа, Уран, Гамма

Семейный анализ: исследовано по молекулярно- генетическим маркерам 14 животных родительского поколения (поглощенная доза – около 0,8 грей); 35 – первого поколения, 21 – второго поколения животных, родившихся в Чернобыле. 1AD1х AD1 (Уран)= AA2AD1D1D1-- 7AD2х AD1 (Уран)= 7AA7AD1-7AD27D1D2 5D1D2х AD1 (Уран)= -5AD15D1D15AD25D1D2 СУММАРНО 52 ГЕНОТИПА 8AA14AD16D1D112AD212D1D2 В ПРОЦЕНТАХ15%27%12%23% Генотипы трансферрина у 13-ти коров- матерей Ожидаемые генотипы трансферрина у потомков Наблюдаемые генотипы трансферрина у потомков СУММАРНО 35 ГЕНОТИПОВ 3AA7AD13D1D116AD26D1D2 В ПРОЦЕНТАХ8,6%20,0%8,6%45,7%17,1% Наблюдается В ДВА РАЗА МЕНЬШЕ АА И В ДВА РАЗА БОЛЬШЕ – AD2 по сравнению с ожидаемым

Ожидаемая частота встречаемости генотипов по локусу трансферрина (TF) у потомков от коров Альфа и Гамма и быка Урана в первом (F1) поколении животных, родившихся в экспериментальном хозяйстве «Новошепеличи» (200 Ки/km2) (решетка «Пеннета») ЛокусОжидаемые генотипы Трансф еррин TF аллели АD1 AD1 AАА (25%)АD1 (25%) AD2 D2АD2 (25%)D1D2 (25%)

Плодовитость коров в количестве телят на одну корову в год коров родительского поколения экспериментального стада, рожденных в «чистой» зоне, суммарно дали 96 телят (0,93±0,03 теленка на корову в год); 20 из них (21%) умерло в возрасте до 3 месяцев после рождения. 2 - F1, первое дочернее поколение, родившееся в условиях экспериментального хозяйства «Новошепеличи (~200 Ки/км 2 ). Среди 36 коров 21 (58%) оказались стерильными; только 15 коров F1 принесли потомство F2 поколения (0,73±0,06); 13 из них умерли до 3-х месячного возраста после рождения (26%) коровы F2 суммарно родили 10 телят (F3) за 2-4 года; 0,94±0,06 теленка на корову в год. Плодовитость коров родительского поколения Плодовитость коров первого поколения, рожденного в Чернобыльской зоне (F1) Плодовитость коров поколения внучек (F2)

Пол погибших до трех месяцев телят: СамкиСамцы Первое поколение, суммарно рожденное 16-тью коровами 6 самок14 самцов Второе поколение, суммарно рожденное 15-тью коровами первого поколения 7 самок6 самцов

4. Вклад Чернобыльской катастрофы в изменения генофонда человека можно будет оценить через несколько десятков лет, поскольку поколение, родившееся после аварии, только вступает в репродуктивный период

Частоты метафаз с хромосомными аберрациями разного типа в лимфоцитах периферической крови детей, получивших суммарно 36 мЗв в первой группе (Группа 1)- в эмбриональный период, во второй (Группа 2) - за время проживания на загрязненных территориях. Анализ проводился у детей в 14 лет.

Заключение Сдвиг в поколениях генетической структуры у исследованной группы крупного рогатого скота в сторону менее специализированных форм согласуется с литературными данными о снижении ряда поведенческих специализированных функций у полевок (более примитивное устройство нор) в условиях повышенного радионуклидного загрязнения, а также с данными датских исследователей о нарушениях функций ассоциативного мышления у датских младшеклассников после первых воздушных взрывов атомных бомб и после Чернобыля. Все эти явления соответствуют положению И.И. Шмальгаузена о том, что изменения окружающей среды благоприятствуют размножению внутри вида форм, наименее специализированных по отношению к предыдущим условиям. Таким образом – главная проблема Чернобыля, как и других экологических изменений, заключается не в появлении мутантов, а в изменениях в поколениях генетической структуры популяций и, соответственно, появлению новых межвидовых отношений между наименее специализированными представителями каждого вида в видовых сообществах.