Избыток меланина в коже защищает восточных квакш из чернобыльских прудов от ионизирующего излучения.
Став настоящей катастрофой для людей, чернобыльская авария одновременно оказалась уникальным эколого-эволюционным экспериментом: животные и растения в зоне радиоактивного загрязнения остались в безлюдной местности, так что чернобыльская территория превратилась в своеобразный заповедник. (В этом «заповеднике», например, сравнительно неплохо чувствуют себя лошади Пржевальского.)Но радиационный фон всё-таки никто не отменял, и пусть чернобыльских животных давно уже не беспокоят люди, им нужно как-то приспосабливаться к ионизирующему излучению. Восточные квакши приспособились к нему, потемнев кожей. Обычно со спины они зелёного цвета, изредка среди них попадаются буроватые. Однако квакши в чернобыльской зоне потемнели довольно сильно — об этом в Evolutionary Applications пишут исследователи из Университета Овьедо и Уппсальского университета. Изучать местных лягушек они начали в 2016 году, и тогда же им на глаза попались первые чёрно-бурые квакши. Следующие несколько лет исследователи сравнивали окраску лягушек из двенадцати различных водоёмов с различным радиационным фоном — среди этих водоёмов были как очень радиоактивные, так и вообще без радиации, находящиеся уже за пределами зоны отчуждения.
Цвет лягушек был разным, попадались среди них и абсолютно чёрные, и чаще всего чёрные и просто тёмные квакши жили в чернобыльской зоне, нежели за её пределами. Не всегда самая тёмная окраска соответствовала самому сильному уровню загрязнения, но это если сравнивать с тем уровнем загрязнения, который есть сейчас. По словам исследователей, если учесть, насколько та или иная территория «фонила» радиацией в прошлом, то самые тёмные лягушки обнаруживались там, где в прошлом радиационный фон был самый высокий.
Но как связана тёмная окраска и радиоактивность? Тёмный цвет коже даёт пигмент меланин. Мы знаем, что он защищает кожу от солнечного ультрафиолета, но он также может защищать и от ионизирующей радиации. Во-первых, он поглощает и рассеивает энергию радиоактивного излучения, во-вторых, он обезвреживает опасные молекулы, которые из-за такого излучения образуются в клетках. Среди чернобыльских квакш преимущество получили те, у которых было больше меланина — они были лучше защищены от излучения и имели больше шансов оставить потомство.
Во многом это похоже на знаменитых бабочек берёзовых пядениц, которых упоминают во многих учебниках как наглядный пример естественного отбора под действием антропогенных факторов среды. До середины XIX века все пяденицы, что попадались на глаза энтомологам, были светлыми: со светлой окраской они были незаметны на стволах деревьев. Но потом пяденицы стали темнеть — из-за развития промышленности стволы деревьев (особенно вблизи городов) лишились лишайников и покрылись копотью. Светлые бабочки на тёмных деревьях были слишком заметны для птиц, так что выживали те, кому гены давали более или менее тёмную окраску. Этот феномен так и назвали — индустриальный меланизм.
Нечто похожее произошло с морскими змеями, живущими у берегов Австралии: те особи, что плавают рядом с промышленными предприятиями, выглядят намного более тёмными, почти чёрными. В отличие от бабочек, для змей проблема состоит не в том, чтобы стать незаметными, а чтобы защитить себя от вредных веществ. Меланин в коже связывает загрязняющие вещества; кожа, конечно, превращается в склад промышленных отходов, но для змей это не очень большая проблема – «грязную» кожу они могут сбросить при линьке. Потемнение чернобыльских квакш тоже можно назвать индустриальным меланизмом — меланин защищает их от опасных последствий индустриальной катастрофы.
