De monstertjes van Tsjernobyl

Na de ramp bij Tsjernobyl, deze maand 25 jaar geleden, kreeg de natuur er vrij spel. Geluk bij een ongeluk? ‘Proefdieren’ zijn er in overvloed, maar de controverse rond de gevolgen van straling groeit met de dag.

Van Godzilla tot de ongelooflijke Hulk: de populaire cultuur kent talloze uit de kluiten gewassen wezens die onder invloed van straling in gemuteerde gedrochten waren veranderd. En hoewel het in werkelijkheid zo’n vaart nooit loopt, zijn die cultureel ingesleten voorbeelden ook weer niet helemaal uit de lucht gegrepen. De eerste berichten uit Tsjernobyl, vlak na het noodlottige ongeluk met reactor 4 op 26 april 1986, leken dat te bevestigen. Van het ooit zo volle dennenbos rond de reactor resteerde na de ramp nog slechts een dor en afgestorven skelet dat tegenwoordig bekendstaat onder de onheilspellende naam ‘het rode bos’. Vele malen erger nog waren de berichten, vergezeld van verschrikkelijke beelden, die ons via de media bereikten over verminkingen bij mens en dier. Als gevolg van de extreem hoge stralingsdosis tijdens de ramp kwamen baby’s en jonge dieren verminkt ter wereld.

Nu, 25 jaar na de ramp, zijn wetenschappers van over de hele wereld nog steeds actief op zoek naar de invloed van de dagelijkse achtergrondstraling — nu nog slechts zo’n 3 procent van de dosis vlak na de ramp — op het talrijk in het gebied aanwezige leven. Want hoewel in het door mensen verlaten gebied rond de reactor geen tweehoofdige honden of lichtgevende monsters rondtrekken, wil dat nog niet zeggen dat de continue stralingsvervuiling de aanwezige flora en fauna onaangeroerd laat.

De evolutiebiologen Anders Pape Møller en Timothy Mousseau zijn al jaren op zoek naar het antwoord op de vraag of het biologisch leven rond Tsjernobyl verandert. Van de twee is Møller, verbonden aan de Université Pierre et Marie Curie in Parijs, het langst in het gebied bezig; hij begon in 1991. Sinds 2000 is Mousseau, onderzoeker aan de universiteit van Zuid-Carolina, zijn vaste onderzoekspartner. Hun interesse in het gebied ontstond toen Møller er de boerenzwaluw bestudeerde. Het bleek dat de beestjes in gebieden met veel straling witte plekken vertoonden in hun verenkleed. ‘De frequentie van die witte plekken bleek evenredig met de hoeveelheid straling in het gebied’, vertelt Mousseau.

Hun gedeelde interesse zorgde in de daarop volgende jaren voor een enorm wetenschappelijk portfolio, met één belangrijke boodschap: ‘Er is zeer sterk bewijs dat dieren — vogels, spinnen, insecten en zoogdieren — in hoeveelheid en variatie afnemen in de besmette gebieden’, aldus Mousseau. De meeste aandacht ging daarbij uit naar vogels — het expertisegebied van beide biologen. In die vogels troffen ze in de loop der jaren allerlei fysieke veranderingen aan: tumoren rond de ogen en in de voeten, vervormde tenen en verminkte veren. In januari vonden Møller en Mousseau zelfs sterke aanwijzingen dat de hersenen van vogels in het besmette gebied kleiner waren. ‘En al die effecten kwamen vaker voor als er in het gebied meer straling was’, vertelt Mousseau.

Het bewijs voor de schadelijke effecten van de ramp is volgens Mousseau daarom overweldigend. ‘Van boerenzwaluwen weten we bijvoorbeeld dat ze altijd terugkomen naar hetzelfde nest om te broeden. Door een ring om hun pootjes te doen, konden we zien of ze het jaar erop terugkeerden. Daaruit bleek dat de overlevingskans in het gebied dramatisch laag is.’ Dat resultaat was opmerkelijk, want volgens andere onderzoeken leek het gebied rond Tsjernobyl na de menselijke evacuatie zich juist in rap tempo tot een walhalla voor planten en dieren te ontwikkelen. Sinds de ramp overwoekert de vrije natuur er stukje bij beetje de laatste tekenen van voormalige bewoning. Het gebied ademt daardoor een ongemakkelijke sfeer, die op nieuwe bezoekers steeds weer een blijvende indruk weet te maken.

‘Ik werd vooral getroffen door hoe treurig het daar oogt’, vertelt milieu- en natuurwetenschapper Jim Smith van de universiteit van Portsmouth over zijn eerste reis naar het gebied. Hij bezocht in 1993 het spookstadje Pripyat, een voormalige woonkern op een schamele 3 kilometer van reactor 4. Na de ramp werden de 50.000 inwoners van het dorpje halsoverkop geëvacueerd. Wie nu door Pripyat wandelt, kan zich eenvoudig een voorstelling maken van een wereld waarin de mensheid is vergaan. Hier bieden nog slechts enkele langzaam verkruimelende resten beschaving dapper weerstand tegen de annexatiedrift van de natuur. Overal zijn planten die brutaal over, onder en soms zelfs dóór het beton van afbrokkelende flats groeien. Maar wat het meest beklijft, is de verlaten kermis die van start had moeten gaan op de jaarlijkse 1-mei-viering, luttele dagen na de ramp. Het ooit zo vrolijke kermisterrein staat symbool voor het hele gebied: de roestende, door mensen verlaten attracties lijken hier de laatste herinneringen aan een definitief vervlogen toekomst wanhopig levend te houden.

Na die allereerste maal keerde Smith, hoofdauteur van het boek Chernobyl: Catastrophe and Consequences, regelmatig terug. Inmiddels bezocht hij het gebied al zo’n twintig maal. Wat hij daar zag, sterkte hem in het idee dat het voor plant en dier misschien helemaal niet zo slecht toeven is in het voormalige rampgebied.

Dat het aantal dieren rond Tsjernobyl toenam, bleek al in de jaren tachtig en negentig. Toen toonden steekproeven met helikopters aan dat het aantal grote dieren, waaronder wilde zwijnen en wolven, na de ramp steeg. De populaties bleken zelfs zo’n 10 tot 15 maal groter dan in de omliggende gebieden. Om het vermoeden te toetsen dat dieren er inderdaad goed konden leven, haalde men in 1996 een kudde van de in Europa vrijwel uitgestorven Europese bizon naar het besmette gebied. Het resultaat was duidelijk. Tot 2000 bleek de bizonpopulatie in het gebied inderdaad toe te nemen; daarna ontbraken vanwege politieke en economische problemen de gegevens. Smith: ‘Je kon heel duidelijk zien dat dieren die in verband stonden met menselijke activiteiten — zoals duiven en ratten — in aantal afnamen, terwijl wilde soorten in aantal bleven toenemen.’

Dat lijkt in tegenspraak met de meer onheilspellende conclusies van Møller en Mousseau. In tegenstelling tot Smith menen zij namelijk dat de besmette gebieden absoluut géén fijne plek zijn voor leven. De reden dat de populaties toch niet dalen, ligt volgens hen vooral in de manier waarop de straling zich na de ramp over het gebied rond Tsjernobyl verspreidde. ‘Als je een kaart van het gebied bekijkt’, vertelt Mousseau, ‘is het net of je een abstract kunstwerk ziet. Klodders rood voor besmette gebieden wisselen klodders groen voor onbesmette gebieden overal af. En die klodders variëren flink in grootte. Zelfs in het rode bos, dat zeer vervuild is, kun je zomaar ineens een aantal hectare relatief schone grond vinden.’

Die schone gebieden zijn volgens Mousseau essentieel. Ze zorgen ervoor dat dieren continu vanuit onbesmette gebieden de radioactief vervuilde zone kunnen blijven intrekken. ‘Daardoor blijft de totale populatie alsnog op pijl’, meent hij.

Er is nog een ander belangrijk twistpunt: de vraag of de straling in de gebieden hoog genoeg is om de effecten te verklaren die Møller en Mousseau vinden. Smith denkt van niet; Møller en Mousseau van wel. Smith beroept zich bij zijn kritiek vooral op experimenten naar de gevolgen van straling die wetenschappers al een jaar of 50 à 60 doen, maar Mousseau is daar niet van onder de indruk. ‘Jim is geen bioloog en hij benadert dit soort problemen op een andere manier. Hij is gewend om te kijken naar medische straling’, vertelt Mousseau desgevraagd.

Geigerteller

Smith maakt zich er volgens Mousseau daarmee te gemakkelijk van af. De hoeveelheid straling die iemand bijvoorbeeld ontvangt tijdens een röntgenfoto laat zich nog netjes kwantificeren. Maar een dier dat leeft in besmet gebied, drinkt van het besmette water en af en toe een besmet besje tot zich neemt, is volgens Mousseau een heel ander verhaal. ‘De route naar blootstelling is bij die dieren inwendig’, legt Mousseau uit. ‘Er is geen direct verband tussen wat een geigerteller in het gebied aangeeft en de stralingsdosis die een dier ontvangt. In het lichaam is een lagere dosis al genoeg voor schadelijke gevolgen.’ Volgens Smith zijn de effecten van straling binnen en buiten het lichaam echter hetzelfde. ‘Het schademechanisme verschilt niet’. De verspreiding van straling door het lichaam hoeft niet gelijkmatig te zijn, ‘maar dat is niet genoeg om de dramatische effecten te verklaren die Møller en Mousseau vinden.’

Overigens liggen Mousseau en Møller niet alleen onder vuur van Smith. Ook de Amerikaanse ecoloog Ronald Chesser van de Texas Tech University gelooft niets van de verklaring van Mousseau dat de dieren kwetsbaarder zijn omdat zij radioactieve stoffen opeten en inademen. In het tijdschrift American Scientist schreef hij in 2006 een artikel waarin hij onder andere inging op het onderzoek van Møller en Mousseau naar de witte veren en afnemende evolutionaire fitness van boerenzwaluwen. Over de door de dieren ontvangen straling schreef hij toen: ‘Ons eigen onderzoek toonde aan dat de inwendige stralingsdosis in de zwaluwen gelijk staat aan 10 microsievert per dag — minder dan een tiende van wat je ontvangt tijdens een typische röntgenfoto van je borst en ongeveer hetzelfde als wat je ontvangt tijdens een trans-Atlantische vlucht van 3 uur. Het zou het verstand te boven gaan als die dosis verantwoordelijk is voor de toename in mutatieniveau die de auteurs in hun artikel beschrijven.’

Maar de kritiek op Mousseau en — vooral — Møller gaat nog verder. In Denemarken werd Møller in 2003 door een commissie beschuldigd van wetenschappelijk wangedrag, omdat hij meetresultaten zou hebben vervalst. Een van de gevolgen was dat hij zijn vergunning verloor om vogels onderzoeksbandjes om de pootjes te doen. ‘Die beschuldigingen hadden geen feitelijke basis’, zegt Mousseau nu. ‘Mensen zijn vaak bereid van alles te zeggen, tot laster aan toe. Als je dan éénmaal zo’n beschuldiging aan je broek hebt hangen, kom je er nog maar moeilijk vanaf.’

Mousseau benadrukt dat hij en Møller ondanks alle kritiek nog altijd publiceren in peer reviewed tijdschriften. ‘Die kritische blik is ook niet erg. Zo werkt het in de wetenschap. Het betekent alleen maar dat als ons onderzoek wordt gepubliceerd, je erop kunt vertrouwen dat het degelijk in elkaar zit.’ Zelfs Smith sluit zich daarbij aan. ‘Ik geloof hun uitkomsten niet,’ vertelt hij, ‘maar we moeten hun gepubliceerde resultaten desondanks serieus nemen en aan kritische testen onderwerpen.’

Overigens waren Møller en Mousseau niet de enigen die ooit veranderingen vonden in het biologische leven rond Tsjernobyl. Chesser vond in 1995 een onverwacht grote genetische variatie in woelmuizen uit het gebied — onderzoek dat in 1996 zelfs de cover van Nature sierde. De door hem in zijn onderzoek bestudeerde genen bleken vol mutaties te zitten — ongeveer één per 10.000 ‘letters’ DNA . De beestjes hadden daarmee een mutatiesnelheid die minimaal 40 maal sneller leek dan gebruikelijk. ‘Er is meer variatie in mitochondriaal DNA tussen 2 verschillende woelmuisindividuen uit Tsjernobyl, dan tussen muizen en ratten; soorten waarvan de evolutionaire paden 15 miljoen jaar geleden scheidden’, zei Chesser daar destijds over in de media.

Maar de invloed bewijzen van een continue, relatief lage stralingsdosis, is wetenschappelijk zeer lastig. Dat blijkt wel uit hoe Chessers onderzoek zich na die eerste ontdekking ontwikkelde. Nader onderzoek van de groep wees uit dat de bestudeerde woelmuizen tot vier verschillende subsoorten behoorden; logisch dus dat hun DNA onderling nogal verschilde. Bovendien bleek dat Chesser en collega’s fouten hadden gemaakt toen zij DNA – strengen met de hand uitlazen. Toen zij hun al gepubliceerde resultaten later door een automatische DNA -sequencer haalden, bleek het woelmuis-DNA helemaal niet zoveel mutaties te bevatten, en verdween de vermeende verhoogde mutatiesnelheid als sneeuw voor de zon. Een officiële intrekking van het oorspronkelijke resultaat in Nature volgde. ‘Mooie theorieën worden soms verstoord door lelijke feiten’, schrijft Chesser over die teleurstelling in American Scientist. ‘Het was een belangrijke les in het toegeven dat je fout zit en in het leren van je vergissingen.’

Sindsdien heeft de groep van Chesser nooit meer dezelfde soort verandering in het DNA van soorten rond Tsjernobyl gevonden. Hij is er daarom inmiddels vrij zeker van dat het gebied een soort natuurreservaat is waarin dieren zonder grote, schadelijke gevolgen kunnen leven. ‘We zijn er lang mee bezig geweest om te snappen waarom verschillende wetenschappelijke onderzoeken zulke tegenstrijdige resultaten kunnen opleveren’, schrijft Chesser.

Evolutie

Voor duidelijkere aanwijzingen van aanpassingen in het leven rond Tsjernobyl moeten we daarom voorlopig ons heil zoeken bij planten. Die zijn namelijk met nog veel grotere aantallen in het radioactief besmette gebied aanwezig. ‘Planten bleven daar maar groeien’, vertelt de Slowaakse bioloog Martin Hajduch. Dat feit wekte in 2006 voor het eerst zijn interesse. ‘Toen realiseerde ik me ineens dat de meeste onderzoeken de focus legden op het genoom of op bepaalde uiterlijke kenmerken, maar dat een systematisch onderzoek naar aanpassingen ontbrak.’

Hajduch plantte daarop in 2007 velden met soja en vlas binnen en buiten het besmette gebied. Na afloop vergeleek hij de in de planten aanwezige eiwitspiegels. ‘Eiwitten, in de vorm van enzymen, sturen alle metabolische processen in organismen en zijn belangrijker voor de uiterlijke kenmerken van de planten dan DNA .’

Uit die vergelijking bleek dat bepaalde eiwitten in Tsjernobyl in aantal toenamen, hoewel de eiwitspiegel als geheel niet veel verschilde. Vooral enzymen die verantwoordelijk zijn voor het produceren van nieuwe zaadjes, of voor de verdediging van cellen tegen schade door straling of zware metalen, kwamen vaker voor.

Dat vormde een sterke aanwijzing dat planten zich daadwerkelijk aanpasten aan de omstandigheden — een resultaat dat zich volgens Hajduch waarschijnlijk laat extrapoleren naar al het plantaardige leven in en rond de ontplofte reactor. Bovendien denkt hij net als Møller en Mousseau dat het niet daarbij blijft. ‘Het hele ecosysteem vertoont tekenen van verandering. Zo is er bijvoorbeeld minder biodiversiteit, omdat sommige soorten zich slechter aan de omstandigheden aanpassen dan anderen.’

De afname van biodiversiteit is een gevolg van natuurlijke selectie — de sterkeren overleven. Zien we rondom Tsjernobyl dus het startschot van een alternatieve evolutie naar nieuwe, stralingsbestendige soorten? Hajduch heeft zijn twijfels daarover: ‘Evolutie kost verscheidene generaties. Ik denk dat we hier vooral zien dat al bestaande adaptatiemechanismen worden aangesproken.’ Hajduch meent daarom dat in de gebieden rond Tsjernobyl een oeroude code tegen de effecten van ioniserende straling heractiveert. ‘Maar dat is vooralsnog pure speculatie. We hebben nog geen bewijs om die claim te steunen’, vertelt hij.

Smith denkt overigens dat er in het gebied geen sprake kan zijn van nieuwe evolutie. ‘Voor veranderingen op het soortniveau is de selectiedruk simpelweg niet hoog genoeg’, aldus Smith. En ook Chesser blijkt in recente publicaties van mening veranderd. Hij denkt niet langer dat de achtergrondstraling in Tsjernobyl veranderingen in soorten veroorzaakt. Maar voor evolutiebioloog Mousseau is een mogelijke nieuwe evolutie in Tsjernobyl juist dé reden om in het rampgebied soorten nauwlettend in de gaten te houden. ‘We hebben wat aanwijzingen dat DNA -reparatiemechanismen in bomen aan het veranderen zijn’, vertelt hij. Maar het belangrijkste onderzoek moet nog komen. ‘We bestuderen nu fruitvliegjes. Vanwege hun korte levensduur hebben die al zo’n 100 generaties gehad sinds de ramp. Helaas zijn we pas net begonnen met de analyse. We hebben dus nog geen resultaten.’

Mousseau vermoedt dat niet alle uiterlijke afwijkingen aanpassingen in het DNA betreffen. ‘Sommige veranderingen zijn wel erfelijk, maar het zou bijvoorbeeld kunnen dat de kleinere hersenen in vogels een lichamelijke reactie zijn op de straling, die niet overdraagbaar is op volgende generaties.’ Vaak worden extreme variaties er bovendien door de natuur vanzelf weer uitgefilterd. ‘Vrouwtjes kiezen bijvoorbeeld liever geen mannetjes die misvormd zijn’, legt Mousseau uit. ‘En de hersengrootte zou ook best eens invloed kunnen hebben op overlevingskansen van vogels.’

Op de vraag of en hoe het leven in en rond Tsjernobyl verandert, heeft 25 jaar onderzoek dus nog geen eenduidig antwoord kunnen geven. Desondanks is de jarenlange kennisvergaring niet nutteloos geweest — het heeft veel praktische kennis opgeleverd over de invloed van straling op biologisch leven. Hajduch: ‘Hopelijk kunnen we daardoor binnenkort gewassen produceren die resistent zijn tegen straling. Dat zou enorm helpen bij het saneren van radioactief besmette gebieden.’

Niet zo spectaculair als een tweehoofdige, lichtgevende hond misschien, maar wel een stuk nuttiger.

Dit verhaal is eerder verschenen in NWT Magazine