Als ersten Schritt zum Verständnis, wie sich Hunde – und vielleicht Menschen – an intensive Umweltbelastungen wie Strahlung, Schwermetalle oder giftige Chemikalien anpassen können, haben Forscher herausgefunden, dass zwei Gruppen von Hunden in der Sperrzone von Tschernobyl leben, eine davon Standort der ehemaligen Tschernobyl-Reaktoren und eine weitere 16,5 km entfernte Tschernobyl-Stadt zeigten signifikante genetische Unterschiede zwischen ihnen.
Die Ergebnisse zeigen, dass es sich um zwei unterschiedliche Populationen handelt, die sich selten kreuzen. Während sich frühere Studien auf die Auswirkungen der Katastrophe des Kernkraftwerks Tschernobyl auf verschiedene Tierarten konzentrierten, ist dies die erste Untersuchung der genetischen Struktur von streunenden Hunden, die in der Nähe des Kernkraftwerks Tschernobyl leben.
Die Katastrophe des Kernkraftwerks Tschernobyl im Jahr 1986 vertrieb mehr als 300.000 Menschen, die in der Nähe lebten, und führte zur Einrichtung einer Sperrzone, eines „Niemandslandes“ mit einem Radius von etwa 30 km um den beschädigten Reaktorkomplex.
Während eine gewaltige Dampfexplosion, die enorme Mengen ionisierender Strahlung in die Luft, das Wasser und den Boden freisetzte, die direkte Ursache der Katastrophe war, ist die Strahlenexposition nicht die einzige Umweltgefahr, die sich aus der Katastrophe ergibt. Chemikalien, giftige Metalle, Pestizide und organische Verbindungen, die durch jahrelange Aufräumarbeiten und von verlassenen und verfallenden Gebäuden, einschließlich der nahe gelegenen verlassenen Stadt Pripjat und der Militärbasis Duga-1, zurückgelassen wurden, tragen alle zu einer Umwelt- und Umweltkatastrophe bei.
„Irgendwie gelang es zwei kleinen Hundepopulationen, in dieser hochgiftigen Umgebung zu überleben“, bemerkte Norman J. Kleiman, Ph.D., Assistenzprofessor für Umweltgesundheitswissenschaften an der Columbia Mailman School of Public Health und Mitautor. „Zusätzlich zur Klassifizierung der Populationsdynamik innerhalb dieser Hunde an beiden Standorten haben wir die ersten Schritte unternommen, um zu verstehen, wie sich die chronische Exposition gegenüber mehreren Umweltgefahren auf diese Populationen ausgewirkt haben könnte.“
„Die übergeordnete Frage lautet hier: Hat eine Umweltkatastrophe dieser Größenordnung genetische Auswirkungen auf das Leben in der Region?“ sagt Matthew Breen, Oscar J. Fletcher Distinguished Professor of Comparative Oncology Genetics am NC State und korrespondierender Autor. „Und wir haben zwei Populationen von Hunden, die am und in der Nähe des Ortes einer großen Umweltkatastrophe leben, die wichtige Informationen liefern könnten, um uns bei der Beantwortung dieser Frage zu helfen.“
Frühere Forschungen der Co-Autoren, die von Mitarbeitern des NIH geleitet wurden, verwendeten einen viel kleineren Satz genetischer Varianten, aber eine größere Anzahl von Hunden, um zu zeigen, dass die beiden Populationen getrennt waren und dass jede komplizierte Familienstrukturen hatte.
In dieser parallelen Studie analysierte das Team die Hunde-DNA-Proben mit der vierfachen Anzahl genetischer Varianten, was einen genaueren Blick auf die Genome ermöglichte. Neben der Bestätigung, dass die beiden Populationen tatsächlich genetisch unterschiedlich sind, konnte das Team auch 391 Ausreißerregionen in den Genomen der Hunde identifizieren, die sich zwischen den an den beiden Standorten lebenden Hunden unterschieden.
„Stellen Sie sich diese Regionen als Markierungen oder Wegweiser auf einer Autobahn vor“, sagt Breen. „Sie identifizieren Bereiche innerhalb des Genoms, in denen wir nahe gelegene Gene genauer untersuchen sollten. Darüber hinaus weisen einige dieser Marker auf Gene hin, die mit der genetischen Reparatur verbunden sind, insbesondere mit der genetischen Reparatur nach Expositionen, die denen der Hunde in Tschernobyl ähneln.“
Er fuhr fort: „Zu diesem Zeitpunkt können wir nicht mit Sicherheit sagen, dass genetische Veränderungen auf die generationsübergreifende und komplexe Exposition zurückzuführen sind. Wir haben noch viel zu tun, um festzustellen, ob dies der Fall ist.“
„Die Frage, die wir jetzt beantworten müssen, lautet: Warum gibt es auffällige genetische Unterschiede zwischen den beiden Hundepopulationen?“ sagt Megan Dillion, Ph.D. Kandidat am NC State und Hauptautor der veröffentlichten Studie. „Sind die Unterschiede nur auf genetische Drift zurückzuführen oder auf die einzigartigen Umweltstressoren an jedem Standort?“
„Der Hund ist eine Sentinel-Spezies“, sagt Breen. „Indem wir herausfinden, ob die genetischen Veränderungen, die wir bei diesen Hunden entdeckt haben, die Reaktion des Hundegenoms auf die Expositionen sind, denen die Populationen ausgesetzt waren, können wir vielleicht verstehen, wie die Hunde in einer so feindlichen Umgebung überlebt haben und was das bedeuten könnte jede Population – Tier oder Mensch – die ähnlichen Belastungen ausgesetzt ist.“
„Obwohl seit dem Unfall 37 Jahre vergangen sind, bedeuten die ~30 Jahre langen Halbwertszeiten der verbleibenden Radioisotope, dass die Gefahr durch Strahlenbelastung immer noch sehr real ist“, bemerkt Kleiman, der auch Direktor der Columbia University Radiation Safety ist Lehrgang Offiziersfortbildung.
„Wenn die Strahlenexposition mit einem komplexen toxischen chemischen Gemisch ungewisser Zusammensetzung kombiniert wird, ergeben sich sehr reale Bedenken hinsichtlich der menschlichen Gesundheit für die Tausenden von Menschen, die weiterhin innerhalb der Sperrzone an fortlaufenden Aufräumarbeiten sowie an zwei neu gebauten Kernbrennstoffen arbeiten Wiederaufbereitungsanlagen.“
„Das Verständnis der genetischen und gesundheitlichen Auswirkungen dieser chronischen Expositionen bei Hunden wird unser breiteres Verständnis darüber stärken, wie sich diese Arten von Umweltgefahren auf den Menschen auswirken können und wie Gesundheitsrisiken am besten gemindert werden können.“
Die Forschung erscheint in Hundemedizin und Genetik.
Mehr Informationen:
Megan N. Dillon et al, Populationsdynamik und genomweiter Selektionsscan für Hunde in Tschernobyl, Hundemedizin und Genetik (2023). DOI: 10.1186/s40575-023-00124-1