Las ranas negras radiactivas de Chernobyl muestran la evolución en acción

Extremos del gradiente de color de la rana del este de San Antonio (Hyla orientalis). A la izquierda, un espécimen capturado en Chernobyl dentro de la zona de alta contaminación; a la derecha, un espécimen capturado fuera de la Zona de Exclusión. Germán Orizaola/Pablo Burraco, CC BY

El accidente en el reactor cuatro de la central nuclear de Chernobyl en 1986 generó la mayor liberación de material radiactivo al medio ambiente en la historia de la humanidad. El impacto de la exposición aguda a altas dosis de radiación fue severo para el medio ambiente y la población humana. Pero más de tres décadas después del accidente, Chernóbil se ha convertido en una de las mayores reservas naturales de Europa. Una diversa gama de especies en peligro de extinción encuentra refugio allí hoy.incluidos osos, lobos y linces.

Vista del reactor 4 de la central nuclear de Chernobyl desde el lago Azbuchyn (Ucrania), 2019. Germán Orizaola

La radiación puede dañar el material genético de los organismos vivos y generar mutaciones indeseables. Sin embargo, uno de los temas de investigación más interesantes en Chernobyl es intentar detectar si algunas especies realmente se están adaptando a vivir con la radiación. Al igual que con otros contaminantes, la radiación podría ser un factor selectivo muy fuerte, favoreciendo a los organismos con mecanismos que aumentan su supervivencia en áreas contaminadas con sustancias radiactivas.

Área contaminada dentro de la Zona de Exclusión de Chernóbil (Ucrania). ÁrticoCynda

Protección de la melanina contra la radiación.

Nuestro trabajo en Chernobyl comenzó en 2016. Ese año, cerca del reactor nuclear dañado, detectamos varias ranas arbóreas orientales (Hyla orientalis) con un tinte negro inusual. La especie normalmente tiene una coloración dorsal verde brillante, aunque ocasionalmente se pueden encontrar individuos más oscuros.

La melanina es responsable del color oscuro de muchos organismos. Lo que es menos conocido es que esta clase de pigmentos también pueden reducir los efectos negativos de la radiación ultravioleta. Y su papel protector también puede extenderse a la radiación ionizante, ya que se ha demostrado con hongos. La melanina absorbe y disipa parte de la energía de radiación. Además, puede capturar y neutralizar moléculas ionizadas dentro de la célula, como especies de oxígeno reactivas. Estas acciones hacen que sea menos probable que las personas expuestas a la radiación sufran daño celular y aumenten sus posibilidades de supervivencia.

Rana macho oriental de San Antonio (Hyla orientalis) en un lugar fuera de la Zona de Exclusión de Chernobyl (Ucrania), 2019. Germán Orizaola

El color de las ranas arborícolas de Chernóbil

Después de detectar las primeras ranas negras en 2016, decidimos estudiar el papel de la coloración de melanina en la vida silvestre de Chernobyl. Entre 2017 y 2019, examinamos en detalle la coloración de las ranas arbóreas orientales en diferentes áreas del norte de Ucrania.

Durante esos tres años analizamos la coloración de la piel dorsal de más de 200 ranas macho capturadas en 12 estanques de cría diferentes. Estas localidades se distribuyeron a lo largo de un amplio gradiente de contaminación radiactiva. Incluyeron algunas de las áreas más radiactivas del planeta, pero también cuatro sitios fuera de la Zona de Exclusión de Chernobyl y con niveles de radiación de fondo utilizados como controles.

Nuestro trabajo revela que las ranas arborícolas de Chernobyl tienen una coloración mucho más oscura que las ranas capturadas en áreas de control fuera de la zona. Como descubrimos en 2016, algunos son completamente negros. Esta coloración no está relacionada con los niveles de radiación que experimentan las ranas en la actualidad y que podemos medir en todos los individuos. La coloración oscura es típica de las ranas que se encuentran dentro o cerca de las áreas más contaminadas en el momento del accidente.

Gradiente de coloración de la rana oriental de San Antonio (Hyla orientalis) en el norte de Ucrania. Germán Orizaola/Pablo Burraco, CC BY-SA

Respuestas evolutivas en Chernóbil

Los resultados de nuestro estudio sugieren que las ranas de Chernobyl podrían haber sufrido un proceso de evolución rápida en respuesta a la radiación. En este escenario, aquellas ranas de coloración más oscura en el momento del accidente, que normalmente representan una minoría en sus poblaciones, se habrían visto favorecidas por la acción protectora de la melanina.

Las ranas oscuras habrían sobrevivido mejor a la radiación y se habrían reproducido con más éxito. Han pasado más de diez generaciones de ranas desde el accidente y un proceso clásico, aunque muy rápido, de selección natural puede explicar por qué estas ranas oscuras son ahora el tipo dominante para las especies dentro de la Zona de Exclusión de Chernobyl.

El estudio de las ranas negras de Chernobyl constituye un primer paso para comprender mejor el papel protector de la melanina en entornos afectados por la contaminación radiactiva. Además, abre las puertas a aplicaciones prometedoras en campos tan diversos como la gestión de residuos nucleares y la exploración espacial.

Lago Glyboke, Zona de Exclusión de Chernóbil (Ucrania), 2019. Germán Orizaola

Esperamos que la guerra actual en Ucrania termine pronto y que la comunidad científica internacional pueda volver a estudiar, junto con nuestros colegas ucranianos, los fascinantes procesos evolutivos y de reconstrucción de los ecosistemas de Chernobyl.La conversación

Germán OrizaolaInvestigador Ramón y Cajal, Universidad de Oviedo y pablo burracoInvestigador postdoctoral Juan de la Cierva Incorporación, Estación Biológica de Doñana (EBD-CSIC)

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