Chernóbil: refugio para la fauna y… ¿fuente de envejecimiento?

El accidente en la central nuclear de Chernóbil (Ucrania) ocurrió un 26 de abril de 1986 durante una prueba de seguridad. Fue sin duda un drama humano y ambiental que nos hizo replantearnos la dirección a seguir en lo que respecta a nuestra forma de manejar los recursos energéticos y sus repercusiones ambientales. Gran parte de la sociedad está familiarizada con los acontecimientos que allí sucedieron. Incluso los más jóvenes han crecido sabiendo que, hace no demasiado tiempo, hubo un desastre nuclear en algún lugar de Europa que puso en jaque a medio mundo. Además, una reciente producción televisiva internacional ha vuelto a atraer la atención mediática sobre este desastre. Sin embargo, más allá de las consecuencias a corto plazo y de las repercusiones más conocidas, Chernóbil constituye a día de hoy el mejor laboratorio natural para comprender los efectos que la radiación ionizante -la liberada tras un accidente nuclear- tiene sobre los organismos. 

¿Qué es la radiación ionizante? Hay ciertos átomos que, por sus características, emiten energía suficiente como para dañar las estructuras biológicas esenciales para la vida, incluyendo el material genético (ADN) de nuestras células. Es el caso de las partículas alfa y beta, y de los rayos X y gamma. De manera natural estamos expuestos a radiación ionizante proveniente de fuentes naturales, como por ejemplo la radiación cósmica que viene del espacio, o la producida por materiales radiactivos del suelo como el radón. Cuando se produce un accidente nuclear, los niveles de radiación ionizante pueden alcanzar valores muy superiores a los tolerables por la mayoría de los organismos. En el caso de Chernóbil estos niveles se incrementaron en miles de veces, comparado con los valores de radiación normales en la zona. Para las poblaciones humanas que allí habitaban supuso, por una parte, el daño psicológico de tener que abandonar sus hogares, y por otra, problemas de salud a corto y medio plazo. La radiación también afectó a la vida salvaje, implicando importantes declives demográficos y pérdida de biodiversidad. Sin embargo, y ante todo pronóstico, en los últimos años se han recuperado las densidades poblaciones previas al desastre¹, probablemente debido a la ausencia casi total de humanos. Esto no implica que los niveles de radiación hayan disminuido hasta valores normales, ya que siguen siendo muy altos en algunas zonas. Según algunos estudios, la radiación actual sigue afectando a la salud de ciertas especies animales^2,3. En cambio, otras investigaciones indican que estos efectos parecen ser mucho más leves o incluso indetectables⁴. Por tanto, existe un amplio debate científico acerca de si los niveles actuales de radiación en Chernóbil están afectando negativamente a los organismos que allí habitan⁵. Resulta evidente la necesidad de más estudios en la zona para dilucidar el impacto que la radiación tiene sobre la vida salvaje de Chernóbil.

Cuando la radiación ionizante interactúa con moléculas de los organismos ésta les transfiere parte de su energía y puede dañarlas. En concreto, cuando una célula es dañada por efecto de la radiación produce radicales libres. Un radical libre no es más que un átomo o molécula muy inestable que tiende a reaccionar con otras moléculas como proteínas o lípidos. Existen una serie de mecanismos que permiten eliminar estos radicales libres. Sin embargo, si se generan demasiados radicales libres, la célula puede encontrarse en una situación conocida como estrés oxidativo^6,7, es decir, un desajuste entre la cantidad de radicales libres y la capacidad del organismo para eliminarlos. Además, los radicales libres tienen la capacidad de penetrar en el núcleo celular, llegando a dañar el ADN. El ADN contiene la información genética de los seres vivos y, por tanto, si se daña puede comprometer la supervivencia de estos. El ADN se compacta en los llamados cromosomas, los cuales poseen unas regiones en sus extremos que se denominan telómeros. Los telómeros son unas secuencias largas y repetitivas de ADN que confieren estabilidad a los cromosomas durante la replicación celular. Una exposición a radicales libres puede conllevar un acortamiento de los telómeros que induce lo que se denomina apoptosiscelular, es decir, la programación por parte de la célula de su propia muerte. Por tanto, el estrés oxidativo y la longitud de los telómeros juegan un papel fundamental en el envejecimiento a nivel celular y del organismo⁸. 

Gracias al proyecto financiado por la Asociación de Ecología Terrestre (AEET) hemos estudiado si los niveles de radiación ionizante actualmente presentes en Chernóbil afectan al envejecimiento celular de vertebrados. En concreto, hemos medido niveles de marcadores antioxidantes y de estrés oxidativo, así como la longitud de telómeros, en poblaciones de anfibios expuestas a distintos niveles de radiación en Chernóbil. Para ello, recolectamos muestras en individuos de una especie de rana arborícola (Hyla orientalis, del mismo género que la rana de San Antonio). Los anfibios representan un sistema de estudio adecuado para conocer los efectos de la radiación sobre el envejecimiento celular en Chernóbil por varias razones. Por una parte, suelen desplazarse poco, lo que ayuda a diseñar el muestreo de campo usando como referencia los niveles de radiación ambiental. Por otra parte, aquellos anfibios que viven en ambientes templados crecen sólo durante una parte del año. Esto permite conocer la edad de los individuos midiendo los anillos de crecimiento que se pueden observar en sus huesos (similar a los anillos que se forman en los troncos de los árboles⁹). Conocer la edad es importante porque la expresión de los mecanismos ligados al envejecimiento celular puede variar a lo largo de la vida de un organismo. Finalmente, al tratarse de vertebrados, las conclusiones de nuestro estudio podrían ser extrapoladas (parcialmente, y con reservas) a humanos. Treinta y cuatro años después del desastre de Chernóbil, este estudio pretende conocer si una exposición permanente a distintos niveles de radiación ionizante tiene costes para los organismos a nivel de envejecimiento celular.

Entender el impacto que el ser humano tiene sobre la biodiversidad es fundamental a la hora de sugerir planes de conservación. La actividad humana conlleva a veces claros declives poblaciones. En cambio, otras veces, estos efectos son menos evidentes, pero pueden implicar consecuencias negativas a largo plazo, tanto a nivel individual como poblacional. Los resultados de este proyecto, en conjunción con los obtenidos en otros estudios que estamos realizando, nos permitirán determinar si poblaciones de anfibios expuestas a distintos niveles de radiación ionizante se encuentran en buen estado. A pesar de que corran tiempos convulsos, estudios como éste y tantos otros que se desarrollan cada año a lo largo del planeta, ayudan a entender y valorar el impacto de la presencia humana sobre el medio ambiente. Estos estudios son, además, esenciales para desarrollar y aplicar acciones eficaces para la conservación de la biodiversidad. 

Autor: Pablo Burraco, beneficiario beca JIN AEET 2019 – Ganando independencia 

Investigador postdoctoral Marie Curie en la Universidad de Glasgow @pabloburraco

Referencias

¹ Deryabina, T. G., Kuchmel, S. V., Nagorskaya, L. L., Hinton, T. G., Beasley, J. C., Lerebours, A., & Smith, J. T. (2015). Long-term census data reveal abundant wildlife populations at Chernobyl. Current Biology, 25, 824-826.

² Møller, A. P., Bonisoli-Alquati, A., & Mousseau, T. A. (2013). High frequency of albinism and tumours in free-living birds around Chernobyl. Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis, 757, 52-59.

³ Lavrinienko, A., Mappes, T., Tukalenko, E., Mousseau, T. A., Møller, A. P., Knight, R., … & Watts, P. C. (2018). Environmental radiation alters the gut microbiome of the bank vole Myodes glareolus. The ISME journal, 12, 2801-2806.

⁴Fuller, N., Ford, A. T., Nagorskaya, L. L., Gudkov, D. I., & Smith, J. T. (2018). Reproduction in the freshwater crustacean Asellus aquaticus along a gradient of radionuclide contamination at Chernobyl. Science of the Total Environment, 628: 11-17.

⁵Beresford, N., Horemans, N., Raines, K. E., Wood, M. D., Orizaola, G., Laanen, P., … & Bonzom, J. M. (2019). Towards solving a scientific controversy–The effects of ionising radiation on the environment. Journal of Environmental Radioactivity, 106033.

⁶Halliwell, B., & Gutteridge, J. M. (2015). Free radicals in biology and medicine. Oxford University Press, USA.

⁷ Efectos negativos de los fertilizantes en ranas: ¿resisten mejor las poblaciones asociadas a cultivos que las poblaciones de áreas naturales? Blog de la AEET. https://blogaeet.org/2020/09/09/efectos-negativos-de-los-fertilizantes-en-ranas-resisten-mejor-las-poblaciones-asociadas-a-cultivos-que-las-poblaciones-de-areas-naturales/

⁸López-Otín, C., Blasco, M. A., Partridge, L., Serrano, M., & Kroemer, G. (2013). The hallmarks of aging. Cell, 153, 1194-1217.

⁹ Los musgos como reguladores climáticos de plantas arbustivas de la tundra. Blog de la AEET. https://blogaeet.org/2020/11/10/los-musgos-como-reguladores-climaticos-de-las-plantas-arbustivas-de-la-tundra/