Nematoden aus Tschornobyl zeigen keine Strahlenschäden

Mikroskopisch kleine Würmer, die ihr Leben in der stark radioaktiven Umgebung der Sperrzone von Tschornobyl (CEZ) verbringen, scheinen dabei völlig ohne Strahlenschäden auszukommen.

Bei Nematoden aus diesem Gebiet fanden sich keine Hinweise auf Schäden an ihrem Erbgut – entgegen dem, was man bei Organismen an einem derart gefährlichen Ort erwarten würde. Die Anfang dieses Jahres veröffentlichte Untersuchung bedeute nicht, dass die CEZ sicher sei, betonen die Forschenden. Vielmehr seien die Würmer widerstandsfähig und könnten sich geschickt an Bedingungen anpassen, die für andere Arten unwirtlich wären.

Nach Ansicht eines von Sophia Tintori von der New York University geleiteten Biologieteams könnten die Ergebnisse Einblicke in DNA-Reparaturmechanismen liefern, die eines Tages für die Humanmedizin nutzbar gemacht werden könnten.

Die radioaktive Sperrzone von Tschornobyl

Seit der Explosion eines Reaktors im Kernkraftwerk Tschornobyl im April 1986 ist das umliegende Gebiet einschließlich der nahe gelegenen ukrainischen Stadt Prypjat für Menschen ohne staatliche Genehmigung strikt gesperrt. Die in der Umwelt abgelagerten radioaktiven Stoffe setzen Organismen extrem unsicheren Mengen ionisierender Strahlung aus und erhöhen dadurch das Risiko für Mutationen, Krebs und Tod erheblich.

Es wird noch Tausende Jahre dauern, bis „Tschornobyl“, wie es in der Ukraine geschrieben wird, wieder sicher für menschliche Besiedlung ist. Die meisten Menschen wissen das und halten sich entsprechend fern. Tiere hingegen verstehen nicht, dass sie Abstand halten sollten. Sie ziehen dorthin, wohin sie wollen, und die Sperrzone hat sich seither in eine eigentümliche radioaktive, 2.600 Quadratkilometer große Zuflucht für Tiere verwandelt.

Untersuchungen von Tieren aus der Region haben deutliche genetische Unterschiede gegenüber Tieren gezeigt, die nicht dort leben. Über die Folgen der Katastrophe für die örtlichen Ökosysteme ist jedoch weiterhin vieles unbekannt.

„Tschornobyl war eine Tragödie unbegreiflichen Ausmaßes, doch wir verstehen die Auswirkungen der Katastrophe auf lokale Populationen noch immer nicht besonders gut“, sagte Tintori damals. „Hat die plötzliche Umweltveränderung Arten – oder sogar einzelne Individuen innerhalb einer Art – begünstigt, die von Natur aus widerstandsfähiger gegen ionisierende Strahlung sind?“

Nematoden aus der Sperrzone von Tschornobyl

Eine Möglichkeit, dieser Frage näherzukommen, besteht darin, Nematoden zu untersuchen – mikroskopische Fadenwürmer, die in verschiedensten Lebensräumen vorkommen, auch in den Körpern anderer Organismen. Nematoden können bemerkenswert robust sein: Mehrfach wurden Tiere dieser Gruppe beobachtet, die nach Tausenden Jahren im gefrorenen Permafrost wieder erwachten.

Ihre Genome sind einfach, und sie leben nur kurz. Dadurch lassen sich innerhalb kurzer Zeit mehrere Generationen erforschen. Das macht sie zu hervorragenden Modellorganismen für zahlreiche Themen, von der biologischen Entwicklung über DNA-Reparatur bis zur Reaktion auf Giftstoffe. Deshalb suchten Tintori und ihre Kolleginnen und Kollegen in Tschornobyl nach Nematoden der Art Oschieus tipulae, die üblicherweise im Boden lebt.

Mithilfe von Geigerzählern erfasste das Team die Umgebungsstrahlung und trug Schutzanzüge gegen radioaktiven Staub. Anschließend sammelten die Forschenden Hunderte Nematoden aus verrottetem Obst, Laubstreu und Boden innerhalb der CEZ. Fast 300 der gefangenen Würmer wurden im Labor kultiviert; 15 Exemplare von O. tipulae wählte das Team für die Genomsequenzierung aus.

Diese sequenzierten Genome verglichen die Forschenden anschließend mit den sequenzierten Genomen von fünf O. tipulae-Exemplaren aus anderen Teilen der Welt: von den Philippinen, aus Deutschland, den Vereinigten Staaten, Mauritius und Australien.

Genomanalyse und DNA-Reparatur bei O. tipulae

Die Würmer aus der CEZ waren genetisch überwiegend einander ähnlicher als den übrigen Würmern. Über die gesamte Stichprobe von 20 Stämmen hinweg entsprach die genetische Distanz der geografischen Entfernung. Hinweise auf DNA-Schäden durch die radioaktive Umgebung fehlten jedoch.

Das Team untersuchte die Genome der Würmer sorgfältig und fand keine Anzeichen für die großräumigen Chromosomenumlagerungen, die in einer mutagenen Umgebung zu erwarten wären. Ebenso zeigte sich kein Zusammenhang zwischen der Mutationsrate eines Wurms und der Stärke der Umgebungsstrahlung an seinem Fundort.

Abschließend prüften die Forschenden die Nachkommen jedes der 20 Wurmstämme, um festzustellen, wie gut die Population DNA-Schäden toleriert. Zwar besaß jede Abstammungslinie ein anderes Toleranzniveau, doch auch dieses stand in keinem Zusammenhang mit der Umgebungsstrahlung, der ihre Vorfahren ausgesetzt gewesen waren.

Dem Team blieb daher nur der Schluss, dass es keine Belege für genetische Auswirkungen der CEZ-Umgebung auf die Genome von O. tipulae gibt.

Was die Forschenden stattdessen entdeckten, könnte dabei helfen zu verstehen, weshalb manche Menschen anfälliger für Krebs sind als andere.

„Jetzt, da wir wissen, welche Stämme von O. tipulae empfindlicher oder toleranter gegenüber DNA-Schäden sind, können wir diese Stämme nutzen, um zu untersuchen, warum manche Individuen eher als andere unter den Auswirkungen von Karzinogenen leiden“, sagte Tintari.

„Darüber nachzudenken, wie Individuen unterschiedlich auf DNA-schädigende Wirkstoffe in der Umwelt reagieren, wird uns helfen, unsere eigenen Risikofaktoren klarer zu erkennen.“

Die Forschung wurde in den Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften veröffentlicht.

Eine frühere Fassung dieses Artikels wurde im März 2024 veröffentlicht.