Радиация заставила ряску поглощать цинк, но защитила ее хлоропласты
Первой в истории СССР радиационной катастрофой стала авария не на Чернобыльской АЭС, а на уральском химкомбинате «Маяк». Осенью 1957 года вышла из строя система охлаждения, что привело к взрыву погребенной в бетоне емкости с радиоактивными отходами. Изотопы, в том числе долгоживущие стронций-90 и цезий-137, оказались в окружающей среде и распространились на территории примерно в два десятка квадратных километров — впоследствии их назвали Восточно-Уральским радиоактивным следом (ВУРС). Радиационное загрязнение здесь не ликвидировано полностью и до сих пор.
В своей новой работе сотрудники Института биологии КНЦ УрО РАН решили выяснить, как радиационное излучение влияет на жизнедеятельность одного из наиболее широко распространенных водных растений — ряски. При этом они учли то, что многие стоячие водоемы, где ряска обитает, загрязнены тяжелыми металлами, в том числе цинком. Последний необходим для работы клеточных ферментов, однако в больших дозах становится токсичен. Так, авторы облучали ряску разными дозами гамма-излучения (18, 42 и 63 Гр), а затем помещали на неделю в воду с избытком цинка и исследовали, как изменятся внешний вид и клетки растений, а также как сильно они будут поглощать тяжелые металлы.
Эксперименты показали, что накопление цинка в тканях у облученных растений увеличивалось по сравнению с необлученными. Сочетание двух факторов снизило скорость роста ряски и размер листецов — листоподобных разросшихся стеблей, —причем действие средней и высокой дозы радиации давало аддитивный эффект.
Интересно, что при облучении в 18 Гр в растениях синтезировалось больше хлорофилла, и культура оказалась устойчивее к загрязнению цинком, который разными путями может снижать фотосинтетическую активность клеток. Это можно объяснить адаптацией ряски. Радиация вызывает окислительный стресс, и потому активируются антиоксидантные механизмы, в том числе синтезируется больше молекул каротиноидов. Последние защищают от разрушения хлорофиллы, которых после облучения также синтезируется больше — опять же, как компенсация из-за подавленного роста, чтобы фотосинтез мог обеспечить потребности растения. В результате ряска оказывается «подготовленной» к воздействию тяжелыми металлами и может пережить его.
Изучение совместного действия радиации и тяжелых металлов актуально для оценки влияния комплексного загрязнения на природные экосистемы. Данная работа раскрыла неожиданный эффект гамма-излучения, что может быть полезно и при разработке новых способов восстановления пораженных водоемов.
