ЗОНА ВІДЧУЖЕННЯ: ЕВОЛЮЦІЯ ПРИШВИДШУЄТЬСЯ?

Одна з наукових гіпотез стверджує: семимильні кроки еволюції на планеті Земля відбувалися у часи підвищеного радіаційного фону. Можливо, аварії на атомних станціях також пришвидшують еволюцію живих організмів? І чи є мікроорганізми, які допомагають взаємодіяти рослинам із радіоактивними елементами і впливати на їх доступність у біологічних колообігах речовин?

Відповіді на ці та інші запитання впливу радіації на біоту шукає лауреат премії Президента для молодих учених, старший науковий співробітник кафедри радіобіології та радіоекології Національного університету біоресурсів і природокористування Олена ПАРЕНЮК.

 Під час вручення премії саме Олені Паренюк аплодували чи не найбільше: нагороду вона отримувала разом із двомісячним сином Дмитриком. Нині науковець планує продовжити дослідження.

– Пані Олено, ваша робота «Особливості біорізноманіття ґрунтової мікрофлори забруднених радіонуклідами територій та її вплив на доступність радіонуклідів рослинам» визнана однією з найкращих в Україні. Як і чому ви зацікавилися темою впливу радіації на живі організми?

– Я родом із Житомирщини, яка суттєво постраждала від аварії на Чорнобильській атомній станції. Ще у школі я вирішила, що хочу займатися наукою. Із часів бакалаврату в Національному університеті біоресурсів і природокористування почала досліджувати вплив радіації на біоту (рослини, тварини, гриби та бактерії на певній території). Під час вступу до аспірантури мої наукові керівники – академік Ігор Гудков та доктор біологічних наук Валерій Кашпаров – порадили мені досліджувати особливості біорізноманіття ґрунтової мікрофлори забруднених радіонуклідами територій та доступність радіонуклідів рослинам. Відтоді досліджую різні аспекти радіобіології.

У 2013-му я захистила кандидатську в Київському національному університеті імені Тараса Шевченка, яку готувала в Українському науково-дослідному інституті сільськогосподарської радіології (структурному підрозділі НУБіП). Саме тоді в Японії почали створювати Інститут радіоактивності навколишнього середовища (нагадаю, що аварія на Фукусімі сталася в 2011 році). Керівники цієї установи відвідували найкращі радіоекологічні дослідницькі інститути світу і запрошували вчених до участі у проектах. Запросили й мене. Так я отримала postdoctoral research на два роки (тимчасову ставку, яку в закордонних вишах чи дослідницьких інститутах може отримати молодий учений, який захистив кандидатську).

– Наскільки ця поїздка стала корисною для дослідження теми і наукового становлення?

– Надзвичайно корисною. В Україні ми працювали за класичними мікробіологічними методиками, робота забирала багато часу й зусиль, але результати були не такими вагомими, як хотілося б. І саме в цей час (у 2010–2011 роках) почали з’являтися нові підходи до секвенування (визначення нуклеотидної послідовності ДНК) геному, зокрема і в мікробіології, які дозволяли зчитувати великі обсяги інформації за порівняно невеликий проміжок часу. Я запропонувала японцям провести саме такі дослідження.

Одним із досягнень дворічної роботи в Японії було те, що вдалося дуже якісно (із застосуванням найсучаснішої техніки та методик) дослідити зразки, отримані зсередини зруйнованого енергоблоку ЧАЕС. Сподіваюся, у майбутньому вдасться дослідити і зразки з Фукусіми та порівняти їх.

У 2017 році я знову поїхала до Японії – вивчати вплив радіації на живі організми у Дослідницькому інституті атомної енергії при Фукуйському університеті (University of Fukui). Отримала стипендію дуже просто: зайшла на сайт Міністерства освіти, спорту, культури, науки та технологій Японії, побачила річну стипендію в Дослідницькому інституті атомної енергії, подала заявку. Раджу всім молодим ученим проявляти активність і шукати цікаві стипендії та гранти!

Працювала в лабораторії професора Накахіро Ясуди, який був одним із координаторів ліквідації аварії на Фукусімі. Мені, біологу, надзвичайно корисно було попрацювати разом із фізиками із цього інституту, покращити свої знання з дозиметрії. Разом із професором – медичним фізиком – ми розбиралися, як найточніше визначити дози радіації, котру отримують мікроорганізми. Цікаво було подивитися й на роботу сусідніх лабораторій – в одній із них, наприклад, розробляли ДНК-дозиметри за абсолютно новою технологією, що знаходиться «на перетині» біології і фізики.

Співпраця з японськими вченими нині є постійною – в лютому я побувала у цій країні втретє. Можу сказати, що мій нинішній науковий рівень значною мірою «виріс» із японських досліджень.

– Десять ваших робіт опубліковано в зарубіжних виданнях. Чи складно було «пробитися» до поважних міжнародних видань? І чи великий інтерес до цієї теми у світі?

– Надрукувати роботу зовсім не складно, головне – правильно її оформити та написати англійською. Інтерес до вивчення впливу радіації на біоту в науковому світі нині справді великий. Над цими темами працюють дослідники з Японії, Норвегії, Ірландії, Франції, США. Звісно, усі вчені знають одне одного, спілкуються, а «наживо» зустрічаються на міжнародних конференціях.

– Розкажіть, будь ласка, в чому суть роботи, за яку ви отримали премію Президента?

– На початку еволюції живих істот на поверхні планети Земля було набагато більше радіонуклідів, які із часом розпалися. Є гіпотези, що саме цей високий радіаційний фон вплинув на еволюцію і суттєво її пришвидшив. Іншими словами – відбувалося більше мутацій, і природний відбір ішов швидше.

Наша гіпотеза полягає в тому, що після аварій на атомних станціях і раптового збільшення рівня радіації може збільшуватися і кількість мутацій. Отже, еволюція на забруднених територіях знову пришвидшується. Звісно, є й так звані «природні атомні реактори» – родовища уранової руди, місця, де багато радону. Там рівень іонізуючого випромінювання є високим уже тривалий час, і біота до нього призвичаїлася. А ось у Чорнобилі й Фукусімі – ні. І тому дуже цікаво дослідити – чи відбулося пришвидшення еволюційних процесів. На мою думку – так, еволюція мікроорганізмів може пришвидшуватися.

– У чому наукова новизна вашої роботи?

– Я використовувала нові методики секвенування. Простіше кажучи – потрібно виділити сукупне ДНК із ґрунту (всього, що є у зразку). Потім вибираємо ДНК, які належать бактеріям. Після цього «розшифровуємо» нуклеїнову кислоту і дивимося – які види бактерій там є. Раніше таких досліджень для українських ґрунтів та субстратів, забруднених радіонуклідами, ніхто не робив, я провела їх уперше.

До речі, нині цю технологію використовує також Національний антарктичний науковий центр.

– Розкажіть, будь ласка, про роботу в зоні відчуження. Як часто і чи подовгу там буваєте?

– Ми виїжджали і виїжджаємо туди дуже часто. Я співпрацюю з Інститутом сільськогосподарської радіології, а ця установа має свої стаціонарні лабораторії у зоні відчуження. Є навіть будиночок для дослідників, зупиняємося там, коли приїжджаємо на кілька днів.

Перед поїздкою завжди плануємо маршрути – адже зона відчуження дуже велика, має більше двох тисяч квадратних кілометрів території. Зазвичай їде група вчених, кожен з яких виконує власні наукові дослідження.

У зоні відчуження я збираю зразки, кладу їх у термосумку з льодом. Пізно увечері повертаюся «додому» – в будинок, де зупиняються науковці. І продовжую роботу – адже зразки потрібно швидко підготувати до подальших дій, зберігання та транспортування.

– Як вдалося взяти зразки зсередини зруйнованого саркофагу?

– Сучасна наука неможлива без кооперації – тому я звернулася по допомогу до фахівців Інституту проблем безпеки атомних станцій. Це висококваліфіковані фізики-атомники, котрі, зокрема, досліджують умови всередині саркофагу. В них є безпечні маршрути, якими вони час від часу заходять до саркофагу і беруть зразки (пилу, мулу, піску, води). До встановлення нового безпечного конфайнменту (що сталося у листопаді 2016 року) над саркофагом протікав дах. Тому там дуже тепло й волого, живе багато бактерій.

– Як ідеться в роботі, ви встановили, що окремі мікроорганізми «модифікують коефіцієнт накопичення радіонукліду із субстрату в рослини і виникає протоекосистема». Що це може означати для майбутнього зони відчуження і взагалі для людства? Як можна використати ці наукові результати?

– Сьогодні у світі набуває популярності тренд «одомашнити мікроорганізми». У нас є домашні тварини, рослини. Ми також використовуємо деякі мікроорганізми – для випікання хлібу, виготовлення кисломолочних виробів тощо. Але потенціал у них набагато більший. Вони розкладають рослини, залишки тварин, а корозійні – навіть бетон. Є і такі, що «їдять» залізні конструкції. Ось ми й подумали: мають бути мікроорганізми, що якось впливають на перехід радіонуклідів із ґрунту в рослини. Вони взаємодіють із коренями рослин і, можливо, роблять радіонукліди біологічно доступнішими, «зв’язують» їх у певні сполуки. Можливо, завдяки цим мікроорганізмам цезій можна зробити більш водорозчинним?

На сьогодні ми все ще перебуваємо в пошуку тих штамів мікроорганізмів, які можуть модифікувати «коефіцієнт переходу» радіонуклідів. Сподіваємося знайти бактерію, що буде підвищувати «коефіцієнт переходу» чи, навпаки, знижувати його.

Наразі ми подаємо до Міністерства освіти і науки проект щодо продовження досліджень і сподіваємося знайти штами мікроорганізмів, які «працюватимуть» і на ґрунтах Полісся, і на бурих лісових ґрунтах Японії. Знаходження таких штамів, звісно, не буде панацеєю для забруднених радіацією територій (мікроорганізми потрібно буде «підбирати» під специфічні умови – конкретний вид рослини, ґрунту тощо). Але значення цих досліджень для розуміння впливу радіації на біоту – величезне!

Спілкувалася Світлана ГАЛАТА