Chernobyl, come la natura si adatta alle radiazioni

AMBIENTE – Chernobyl, 28 anni dopo: dieci giorni trascorsi a Novoshepelychi, in Ucraina, sottopongono un essere umano agli stessi livelli di radiazioni che un abitante degli Stati Uniti riceve in un anno. “Questi livelli di esposizione cronica sono al di sopra di quanto la maggior parte delle specie potrebbe tollerare senza mostrare sintomi, sia in termini di aspettativa di vita che di sviluppo di tumori oppure di mutazioni genetiche e cataratta” spiega al NY Times Timothy Mousseau della University of South Carolina. Dal 2000 Mousseau e il suo team lavorano nell’ambito della Chernobyl Research Initiative, un progetto di ricerca che ha come obiettivo quello di determinare gli effetti a lungo termine delle radiazioni sull’ambiente, con un approccio multidisciplinare.

L’ultimo studio della CRI, condotto su 16 specie di uccelli che vivono all’interno della zona di esclusione di Chernobyl o molto vicino, ha destato particolare interesse (ne abbiamo parlato qui). Dalla ricerca è emerso infatti che gli uccelli, inizialmente danneggiati dalle radiazioni, si stanno adattando e ora addirittura ne traggono benefici. Ne abbiamo parlato con Andrea Bonisoli Alquati, biologo evoluzionista e co-autore dello studio, pubblicato su Functional Ecology.

Pensando ai vostri studi meno recenti, in cui l’elevata contaminazione era diretta responsabile delle ridotte popolazioni di uccelli, quest’ultima ricerca è piuttosto sorprendente.

Ci sono due possibili spiegazioni che permettono di armonizzare questi risultati con quelli ottenuti in passato: la prima è che sia intervenuta negli uccelli una forma di selezione per plasticità fenotipica, che ha favorito la risposta fisiologica di alcuni individui in quanto più rapida. La seconda è che sia in corso un vero e proprio adattamento all’ambiente.

Negli studi precedenti abbiamo dimostrato che in oltre 30 diverse specie le radiazioni hanno causato la riduzione delle dimensioni dell’encefalo, oltre a una minore fertilità degli animali. Si tratta di effetti che impongono sulle popolazioni una forte pressione selettiva e si suppone portino alla sopravvivenza differenziale di quegli individui che vi rispondono. Nell’ultimo studio abbiamo adottato per la prima volta una metodologia di analisi statistica che consente di studiare i dati del singolo animale, spostando il punto di osservazione dalla specie all’individuo e permettendo così una più dettagliata valutazione dei danni subiti.

A fronte di analisi così approfondite, possiamo dire che queste specie di uccelli si sono evolute in risposta all’ambiente?

Le osservazioni su cui si basa questo studio non sono state condotte in modo continuativo per anni, non dimostrano perciò evoluzione in senso stretto. Per poterlo affermare bisognerebbe avere un “prima” e un “dopo” definiti, informazioni dettagliate sulle basi genetiche: si tratta di elementi che non abbiamo indagato in modo specifico. Possiamo ragionevolmente immaginare, in ogni caso, che ci siano basi genetiche a regolare tutte le risposte fisiologiche osservate: cambiamenti nella risposta suggeriscono cambiamenti nelle frequenze dei geni sottostanti, ossia evoluzione.

Quali sono gli effetti delle radiazioni ionizzanti sugli animali?

La conseguenza principale è la formazione di ROS, le specie reattive dell’ossigeno. Queste mediano poi gli effetti deleteri delle radiazioni come il danno genetico e ne aumentano la frequenza. Le ROS sono presenti nell’ambiente anche per ragioni naturali, ma in questo caso si tratta di un aumento oltre i livelli che possono essere neutralizzati dalle difese antiossidanti. Un’altra misurazione che abbiamo fatto riguarda i livelli di glutatione, il principale antiossidante cellulare, e il suo stato di ossidazione. La riduzione delle dimensioni del cervello riscontrata in 30 specie è dovuta anch’essa allo stress ossidativo, perché lo sviluppo del cervello comporta una gran richiesta energetica e produce un eccesso di ROS (che a causa delle radiazioni non vengono smaltite).

Abbiamo anche analizzato la concentrazione di feomelanina, un pigmento la cui formazione richiede molti antiossidanti: gli individui che ne presentano una maggior concentrazione, ad esempio per il pattern del piumaggio, sono di conseguenza più esposti allo stress ossidativo. In ogni caso le varie specie hanno diverse capacità di risposta e non sono esposte alle radiazioni allo stesso modo. Gli individui che noi campioniamo e studiamo sono, di fatto, quelli che hanno messo in atto una risposta adattativa plastica e sono per questo sopravvissuti.

Spesso la zona di esclusione viene presentata come una sorta di Eden post-apocalittico, un’area dove la natura ha ripreso il controllo.

Non è così: quest’idea si è diffusa anche perché fino al 2005/2006, con la pubblicazione dei primi censimenti a opera di Mousseau e del collega Anders Pape Møller, non esisteva una vera letteratura scientifica sull’ambiente di Chernobyl post-incidente. Solamente osservazioni aneddotiche su lupi, alci, cicogne, citate nei report ufficiali e che hanno contribuito a creare una visione della zona molto distante dalla realtà.

Il nostro presupposto è che le condizioni dell’area ci permettono di usarla come “laboratorio semi-naturale”. Siamo infatti in grado di condurre studi sui meccanismi di base del comportamento e della fisiologia animale. Le aree contaminate sono attigue ad altre rimaste “pulite” e permettono di campionare e confrontare siti molto simili dal punto di vista ecologico, ma assai diversi nel livello di radiazioni.

In un altro studio recente avete analizzato invece l’influenza sull’ambiente della ridotta presenza batterica: a fronte dei danni subiti dalle popolazioni di microbi, la decomposizione del materiale organico è stata rallentata sensibilmente.

Dal punto di vista ecologico, essendo i batteri alla base delle comunità naturali, i danni che subiscono trascinano con sé conseguenze a cascata per tutte le altre popolazioni che condividono lo stesso ambiente e fanno parte della loro rete trofica. Il declino stesso di alcune specie di insetti potrebbe essere dovuto ai danni subiti dai batteri. La lenta decomposizione del materiale organico, inoltre, porta con sé ulteriori preoccupazioni: un eventuale incendio mobiliterebbe tutto il materiale radioattivo. Nel nostro gruppo di ricerca lavoriamo anche sulla neutralizzazione del rischio, e la questione delle nubi tossiche è stata più volte sollevata: quella che nasce come ricerca di base assume così risvolti utili per la tutela della società stessa.

Parliamo della Fukushima Research Initiative: la situazione ecologica dei due ambienti è paragonabile?

Dal punto di vista fisiologico non abbiamo ancora dati. Abbiamo analizzato alcune popolazioni di rondini (in particolare i pulcini) senza riscontrare un aumento dei danni genetici. Lo studio tuttavia non è definitivo e il campione è limitato ad aree contaminate a livelli intermedi, senza spaziare fino ai livelli massimi di contaminazione rinvenuti nella regione. Nonostante questo non ci sono rondini nelle aree più contaminate e dopo i primi censimenti condotti a Fukushima possiamo dire che, per quanto riguarda il decremento delle specie, la situazione è parallela a Chernobyl. Il declino era simile nelle due regioni, e per arrivare a questa conclusione abbiamo campionato molte specie. Restringendo tuttavia il campione solamente alle 14 specie comuni ai due habitat, ci siamo resi conto che il declino era più marcato a Fukushima [gli esiti di questi studi sono stati pubblicati in due paper, nel 2012 e nel 2013]. Abbiamo interpretato questo risultato come un’indicazione della possibilità che a Chernobyl fosse intervenuto un adattamento.

@Eleonoraseeing

Leggi anche: Fukushima, i sedimenti contaminati seppelliti nei fondali

Crediti immagine: Timm Suess, Flickr

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