Оценка риска мутаций от остаточной радиации после аварии на Фукусиме

Ионизирующее излучение от ядерных катастроф известно своим вредным воздействием на окружающую среду. Авария на АЭС "Фукусима-1" в 2011 году — яркий пример. Даже спустя десятилетие сохраняются опасения по поводу долгосрочных эффектов радиации, особенно на генетическом уровне при низких дозах облучения.

Растения в загрязнённых зонах, неспособные к перемещению, несут основную тяжесть последствий, что делает их идеальными объектами для изучения. Например, у хвойных, таких как японская красная сосна и пихта, после аварии наблюдалось аномальное ветвление. Однако неясно, отражают ли эти аномалии генетические изменения, вызванные низкодозовым излучением в районе.

Чтобы это выяснить, японские исследователи разработали быстрый и экономичный метод оценки риска мутаций от низкодозового излучения (0.08–6.86 μGy h^-1) у двух широко распространённых в Японии видов деревьев в загрязнённой зоне. Они использовали новый биоинформатический пайплайн для оценки de novo мутаций (DNM) — генетических изменений, не унаследованных от родителей, — в зародышевой линии голосеменного японского кедра и покрытосеменной сакуры.

Исследование под руководством доктора Санэёси Уэно было опубликовано в журнале Environment International. "Люди в пострадавших районах обеспокоены и хотят чувствовать себя в безопасности", — говорит соавтор работы доктор Синго Канеко о мотивации исследования.

Методология:

• Для японского кедра измерили уровень радиоактивного цезия (¹³⁷Cs) в ветвях с шишками. Семена из шишек прорастили, а мегагаметофиты использовали для экстракции ДНК.
• Для сакуры провели искусственное скрещивание, собрали семена и выделили ДНК.
• Образцы подвергли RAD-секвенированию, сравнив последовательности ДНК потомства и родителя. DNM детектировали с помощью разработанного авторами биоинформатического пайплайна.

Ключевые результаты:

• Для сакуры не обнаружено ни одной DNM.
• Для японского кедра в "зоне отчуждения" выявлено в среднем 0.67 DNM на образец мегагаметофита.
• Концентрация ¹³⁷Cs и мощность дозы не оказали влияния на наличие или отсутствие DNM у обоих видов.

Выводы свидетельствуют, что уровень мутаций у деревьев в загрязнённых районах не увеличился значительно из-за фоновой радиации. "Наши результаты также показывают, что частота мутаций варьируется у разных линий и в значительной степени зависит от окружающей среды", — отмечает доктор Уэно.

Это первое исследование, использующее частоту DNM для оценки последствий ядерной катастрофы. "Разработанный нами метод может не только помочь лучше понять взаимосвязь генетики и радиации, но и быстро проводить оценку наследственных рисков при ядерных авариях", — заключает доктор Уэно.