Fadenwürmer in Tschornobyl zeigen keine Strahlenschäden

Mikroskopisch kleine Würmer, die ihr gesamtes Leben in der stark radioaktiven Umgebung der Ausschlusszone von Tschornobyl (CEZ) verbringen, scheinen dies völlig ohne Strahlenschäden zu tun.

Fadenwürmer aus dem Gebiet weisen keinerlei erkennbare Schäden an ihrem Erbgut auf – entgegen dem, was man bei Organismen an einem derart gefährlichen Ort erwarten würde. Die Anfang dieses Jahres veröffentlichte Studie bedeute nicht, dass die CEZ sicher sei, betonen die Forschenden. Vielmehr seien die Würmer widerstandsfähig und könnten sich geschickt an Bedingungen anpassen, die für andere Arten unwirtlich sein könnten.

Fadenwürmer aus Tschornobyl und die DNA-Reparatur

Nach Ansicht eines von Sophia Tintori von der New York University geleiteten Biologieteams könnte das Ergebnis Hinweise auf Mechanismen der DNA-Reparatur liefern, die eines Tages für die Humanmedizin nutzbar gemacht werden könnten.

Seit der Explosion eines Reaktors im Kernkraftwerk Tschornobyl im April 1986 sind die Umgebung der Anlage und die nahegelegene ukrainische Stadt Prypjat für alle Personen ohne staatliche Genehmigung streng gesperrt. Die in der Umwelt abgelagerten radioaktiven Stoffe setzen Organismen extrem unsicheren Dosen ionisierender Strahlung aus und erhöhen damit das Risiko für Mutationen, Krebs und Tod erheblich.

Es wird noch Tausende Jahre dauern, bis „Chornobyl“, wie der Ort in der Ukraine geschrieben wird, wieder für Menschen bewohnbar ist. Das wissen die meisten von uns und halten sich entsprechend fern. Tiere hingegen verstehen nicht, dass sie Abstand halten sollten. Sie gehen dorthin, wohin sie wollen, und so hat sich die Ausschlusszone inzwischen in eine eigenartige radioaktive, 2.600 Quadratkilometer (1.000 Quadratmeilen) große Tierzuflucht verwandelt.

Untersuchungen an Tieren, die in der Region leben, haben deutliche genetische Unterschiede zu Tieren außerhalb des Gebiets gezeigt. Über die Folgen der Katastrophe für die örtlichen Ökosysteme ist jedoch weiterhin vieles unbekannt.

„Chornobyl war eine Tragödie unbegreiflichen Ausmaßes, doch wir verstehen die Auswirkungen des Unglücks auf lokale Populationen noch immer nicht besonders gut“, sagte Tintori damals. „Hat die abrupte Veränderung der Umwelt Arten – oder sogar einzelne Individuen innerhalb einer Art – begünstigt, die von Natur aus widerstandsfähiger gegenüber ionisierender Strahlung sind?“

Untersuchung von Oschieus tipulae in der CEZ

Eine Möglichkeit, dieser Frage näherzukommen, besteht darin, Fadenwürmer zu untersuchen: mikroskopische Rundwürmer, die in unterschiedlichsten Lebensräumen vorkommen, auch in den Körpern anderer Organismen. Fadenwürmer können erstaunlich robust sein; mehrfach wurden Exemplare beobachtet, die nach Tausenden Jahren im Permafrost wieder erwachten.

Sie besitzen einfache Genome und leben nur kurz, sodass sich viele Generationen innerhalb kurzer Zeit erforschen lassen. Dadurch eignen sie sich hervorragend als Modellorganismen für verschiedenste Untersuchungen – von der biologischen Entwicklung über die DNA-Reparatur bis hin zur Reaktion auf Giftstoffe. Aus diesem Grund suchten Tintori und ihre Kolleginnen und Kollegen in Chornobyl nach Fadenwürmern der normalerweise im Boden lebenden Art Oschieus tipulae.

Aus verrottetem Obst, Laubstreu und dem Boden der CEZ sammelten sie Hunderte Fadenwürmer. Dabei maßen sie die Umgebungsstrahlung mit Geigerzählern und trugen Schutzanzüge gegen radioaktiven Staub. Fast 300 der eingesammelten Würmer wurden im Labor kultiviert; für die Genomsequenzierung wählte das Forschungsteam 15 Exemplare von O. tipulae aus.

Anschließend verglichen die Forschenden diese sequenzierten Genome mit den bereits sequenzierten Genomen von fünf O. tipulae-Exemplaren aus anderen Teilen der Welt: von den Philippinen, aus Deutschland, den Vereinigten Staaten, Mauritius und Australien.

Die Würmer aus der CEZ waren genetisch überwiegend einander ähnlicher als den übrigen Würmern. Über alle 20 Stämme hinweg entsprach die genetische Distanz der geografischen Entfernung. Hinweise auf DNA-Schäden durch die radioaktive Umgebung fehlten jedoch.

Keine nachweisbaren Strahlenschäden im Genom

Das Team analysierte die Genome der Würmer sorgfältig und entdeckte keine Anzeichen für die großflächigen Chromosomenumlagerungen, die in einer mutagenen Umgebung zu erwarten wären. Ebenso zeigte sich kein Zusammenhang zwischen der Mutationsrate der Würmer und der Stärke der Umgebungsstrahlung am jeweiligen Fundort.

Zuletzt prüften die Forschenden die Nachkommen jedes der 20 Wurmstämme, um festzustellen, wie gut die Population DNA-Schäden toleriert. Zwar wies jede Abstammungslinie ein anderes Toleranzniveau auf, doch auch dieses stand in keinem Zusammenhang mit der Umgebungsstrahlung, der ihre Vorfahren ausgesetzt gewesen waren.

Das Team konnte daher nur folgern, dass es keine Belege für genetische Auswirkungen der CEZ-Umgebung auf die Genome von O. tipulae gibt.

Die Ergebnisse könnten Forschenden jedoch helfen zu verstehen, warum manche Menschen anfälliger für Krebs sind als andere.

„Jetzt, da wir wissen, welche Stämme von O. tipulae empfindlicher oder toleranter gegenüber DNA-Schäden sind, können wir diese Stämme nutzen, um zu untersuchen, warum manche Individuen mit höherer Wahrscheinlichkeit als andere unter den Auswirkungen krebserregender Stoffe leiden“, sagte Tintari.

„Darüber nachzudenken, wie unterschiedlich Individuen auf DNA-schädigende Stoffe in der Umwelt reagieren, wird uns helfen, unsere eigenen Risikofaktoren klarer zu erkennen.“

Die Forschung wurde in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.

Eine frühere Fassung dieses Artikels erschien im März 2024.