Επιδρά η ρύπανση στη γενετική ποικιλότητα των φυσικών πληθυσμών; Μια έρευνα στις περιοχές εξόρυξης και καύσης λιγνίτη της χώρας...

Η έντονη περιβαλλοντική μεταβολή που προκαλείται κυρίως από την κλιματική αλλαγή και τη ρύπανση, δημιουργεί μεγάλα προβλήματα στα δασικά οικοσυστήματα και προξενεί αλλαγές στη γενετική δομή και την προσαρμοστικότητα των δασικών δέντρων, των κύριων πυλώνων σταθερότητας και λειτουργικότητας των φυσικών οικοσυστημάτων. Για τον λόγο αυτόν, ένα κύριο ερευνητικό ερώτημα που απασχολεί τους επιστήμονες σήμερα είναι κατά πόσο οι φυσικοί πληθυσμοί θα προσαρμοστούν τοπικά σε ένα περιβάλλον καταπόνησης ή θα εκφυλιστούν και θα εξαφανιστούν τοπικά. Στη χώρα μας το ερώτημα αυτό μπορεί να τεθεί σε ένα πολύ συγκεκριμένο πλαίσιο: η εξόρυξη και καύση λιγνίτη στο λεκανοπέδιο Αμύνταιου-Κοζάνης-Πτολεμαΐδας και στο λεκανοπέδιο Μεγαλόπολης μπορεί για δεκαετίες να κάλυψε το 65%-80% των αναγκών ηλεκτροπαραγωγής της χώρας, δημιούργησε όμως και ένα σημαντικό φορτίο ρύπανσης στις περιοχές αυτές. Σήμερα που παρακολουθούμε το μάλλον μετέωρο ακόμη βήμα της πράσινης μετάβασης, μπορούμε να ρωτήσουμε: υπάρχει ή δεν υπάρχει επίδραση της συσσωρευμένης ρύπανσης στο DNA των εκτεθειμένων για δεκαετίες δασικών δένδρων στις περιοχές αυτές; Αν υπάρχει, ποια είναι τα αποτελέσματα της; Και αν για κάποιον λόγο καθυστερήσει η πράσινη μετάβαση, πώς θα μπορούσε να εξελιχθεί η κατάσταση στις περιοχές αυτές;
Στο Εργαστήριο Δασικής Γενετικής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης μελετούμε τα ζητήματα αυτά με τη χρηματοδοτική υποστήριξη του Ελληνικού Ιδρύματος Έρευνας και Καινοτομίας, μέσω του ερευνητικού έργου GENEALERT. Εστιαστήκαμε σε ένα κυρίαρχο είδος των τοπικών οικοσυστημάτων, τη μαύρη πεύκη, που αποτελεί και βιοδείκτη της ατμοσφαιρικής ρύπανσης για σκοπούς βιοπαρακολούθησης φυσικών οικοσυστημάτων. Με τη συνεργασία του Εργαστηρίου Ατμοσφαιρικής Ρύπανσης και Περιβαλλοντικής Φυσικής του Πανεπιστημίου Δυτικής Μακεδονίας που χρησιμοποίησε εξειδικευμένα μοντέλα διασποράς ρύπων, επιλέξαμε τις περιοχές μέγιστης και μηδαμινής επιβάρυνσης και συλλέξαμε βελόνες από ώριμα και νεαρά άτομα για να αναλύσουμε το γενετικό τους υλικό. Επίσης συλλέξαμε σπέρματα από ώριμα άτομα για να μελετήσουμε τα έμβρυα που θα αποτελέσουν το δάσος της (μεθ)επόμενης γενιάς. Μετά την εκχύλιση και απομόνωση του DNA, ακολούθησε η αλληλούχηση του γονιδιώματος και του επιγονιδιώματος με χρήση δύο τεχνολογιών αιχμής που είναι γνωστές με τα αρχικά SPET (Single Primer Enrichment Technology) και RRBS (Reduced Representation Bisulfite Sequencing).
Η αλληλούχηση του DNA απέδωσε δεκάδες χιλιάδες γονιδιακές και εκατομμύρια επιγονιδιακές θέσεις για τις οποίες είναι σε εξέλιξη μια εκτενής βιοπληροφορική ανάλυση, ωστόσο ορισμένες αρχικές επισημάνσεις είναι προφανείς. Κατ’ αρχήν οι πληθυσμοί μέγιστης και ελάχιστης επιβάρυνσης παρουσιάζουν γενετική διαφοροποίηση παρόλη τη γεωγραφική τους εγγύτητα και οι πληθυσμοί μέγιστης επιβάρυνσης εμφανίζουν ενδείξεις τοπικής προσαρμογής. Εντοπίσθηκαν δε, συγκεκριμένες γονιδιακές θέσεις στις οποίες διαφαίνεται να επιδρά ισχυρά η φυσική επιλογή. Παράλληλα, η επιγονιδιωματική ανάλυση δείχνει την ύπαρξη υπο-μεθυλίωσης του DNA στους πληθυσμούς μαύρης πεύκης των περιοχών με τη μεγαλύτερη επιβάρυνση από τη ρύπανση. Αυτό ενδέχεται να συνδέεται με ενεργοποίηση γονιδιακής έκφρασης σε συνθήκες καταπόνησης.
Το βασικό συμπέρασμα είναι ότι η ρύπανση στις περιοχές εξόρυξης και καύσης λιγνίτη έχει επιδράσει στο DNA της μαύρης πεύκης, ενός κυρίαρχου είδους των τοπικών οικοσυστημάτων. Η μαύρη πεύκη παρουσιάζει σαφείς ενδείξεις τοπικής γενετικής και επιγενετικής προσαρμογής. Οι δε γενετικοί και επιγενετικοί δείκτες που μελετώνται σε επίπεδο γονιδιώματος μπορούν να συμβάλλουν στην ανάπτυξη ενός συστήματος έγκαιρης προειδοποίησης για την κατάσταση του είδους, πριν η υποβάθμιση του γίνει ορατή δια γυμνού οφθαλμού. Επίσης, από τη στιγμή που η ρύπανση έχει επίδραση στη γενετική συγκρότηση των φυσικών πληθυσμών, καλύτερα να σταματήσει επιτέλους να υφίσταται, παρά να αναρωτιόμαστε αν και κατά πόσο η φυσική επιλογή θα είναι ικανή να οδηγήσει σε μελλοντική προσαρμογή τους.

*Ο Φίλιππος Α. Αραβανόπουλος είναι καθηγητής Δασικής Γενετικής στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης
Φωτογραφία: Μαύρη πεύκη στην περιοχή μελέτης Μπουρίκα στο όρος Βέρμιο (Β. Κοτινά).
Πηγή:greenagenda.gr