Tsjernobylsopp: unormalt liv under stråling

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sist endret: 2023-12-16 16:13

Livet er i stand til å temme til og med dødelig stråling og bruke sin energi til fordel for nye skapninger.

I motsetning til mange forventninger, gjorde ikke Tsjernobyl-katastrofen de omkringliggende skogene til en død atomørken. Hver sky har en sølvkant, og etter etableringen av eksklusjonssonen falt det menneskeskapte trykket på den lokale naturen kraftig. Selv i de mest skadede områdene kom plantelivet raskt tilbake, villsvin, bjørner og ulver kom tilbake til Pripyat-dalen. Naturen våkner til liv som en fabelaktig Phoenix, men det usynlige kvelende grepet om stråling merkes overalt.

"Vi gikk gjennom skogen, himmelen var malt med en fantastisk solnedgang," sier den amerikanske mikrobiologen Christopher Robinson, som jobbet her i 2018. – I en bred lysning møtte vi hester, rundt førti. Og de hadde alle gule øyne som nesten ikke kunne skille mellom oss som gikk forbi." Faktisk lider dyr av grå stær i massevis: synet er spesielt følsomt for stråling, og blindhet er et vanlig resultat av et langt liv i eksklusjonssonen. Utviklingsforstyrrelser er vanlig hos lokale dyr, og kreft oppstår ofte. Og enda mer katastrofalt å være nær det tidligere episenteret for ulykken.

Den fjerde blokken, som eksploderte i 1986, ble noen måneder senere dekket av en beskyttende sarkofag, hvor annet radioaktivt rusk fra stedet ble samlet. Men allerede i 1991, da mikrobiolog Nelly Zhdanova og hennes kolleger undersøkte disse restene ved hjelp av fjernstyrte manipulatorer, dukket livet opp her også. Det dødelige avfallet ble funnet å være bebodd av blomstrende samfunn av svart sopp.

I løpet av de følgende årene ble representanter for rundt hundre slekter identifisert blant dem. Noen av dem tåler ikke bare det dødelige nivået av stråling, men selv blir tiltrukket av det, som planter mot lys.

Overlevelse

Høyenergistråling er farlig for alt levende. Det skader lett DNA, og forårsaker mutasjoner og feil i koden. Tunge partikler er i stand til å bryte opp kjemiske forbindelser som kanonkuler, noe som fører til utseendet til aktive radikaler, som umiddelbart interagerer med den første naboen de finner. Et tilstrekkelig intenst bombardement kan forårsake radiolyse av vannmolekyler og en hel dusj av tilfeldige reaksjoner som dreper cellen. Til tross for dette viser noen skapninger utrolig motstand mot slike påvirkninger.

Encellede organismer har en relativt enkel struktur, og det er ikke så lett å forstyrre stoffskiftet av frie radikaler, og kraftige proteinreparasjonsverktøy reparerer raskt skadet DNA. Som et resultat er sopp i stand til å absorbere opptil 17 000 Gray av strålingsenergi - mange størrelsesordener mer enn mengden som er trygg for mennesker. Dessuten nyter noen av dem bokstavelig talt slikt radioaktivt "regn".

Den berømte evolusjonskayen nær Mount Carmel i Israel er orientert med en skråning mot Europa, den andre mot Afrika. Forskjellen mellom belysningen deres når 800%, og den "afrikanske" skråningen bestrålt av solen er bebodd av sopp som vokser bedre i nærvær av stråling. I likhet med de som finnes i Tsjernobyl, ser de svarte ut på grunn av de store mengdene melanin. Dette pigmentet er i stand til å fange opp høyenergipartikler og spre energien deres, og forhindrer cellene fra skade.

Ved å løse opp en slik soppcelle, under et mikroskop, kan man se dens "spøkelse" - en svart silhuett av melanin, som samler seg i konsentriske lag i celleveggen. Sopp fra den "afrikanske" siden av canyonen inneholder tre ganger mer av den enn innbyggerne i den "europeiske" skråningen. De er også rike på mange mikrober som lever i høylandet, som under naturlige forhold mottar opptil 500-1000 grå per år. Men selv en så anstendig mengde absorbert stråling for sopp er ingenting. Det er usannsynlig at alt dette melaninet er produsert for beskyttelse alene.

Velstand

Til og med Nelly Zhdanova i 1991 demonstrerte at sopp samlet i nærheten av atomkraftverket i Tsjernobyl når strålingskilden og vokser bedre i dens nærvær. I 2007 ble disse resultatene utviklet av biologene Arturo Casadevala og Ekaterina Dadachova som arbeider i USA. Forskere har vist at under påvirkning av stråling hundrevis av ganger høyere enn den naturlige bakgrunnen, assimilerer svarte melaniserte sopp (Cladosporium sphaerospermum, Wangiella dermatitidis og Cryptococcus neoformans) karbon fra næringsmediet tre ganger mer intensivt. Samtidig tolererte mutante albinosopper, som ikke var i stand til å produsere melanin, stråling lett, men vokste med vanlig hastighet.

Det er verdt å si at melanin kan være tilstede i celler i litt forskjellige kjemiske konfigurasjoner. Dens hovedform hos mennesker er eumelanin, det beskytter huden mot ultrafiolett stråling og gir den en brun-svart farge. Den røde fargen på leppene og brystvortene bestemmes av tilstedeværelsen av pheomelanin. Og det er pheomelanin som produseres av soppceller under påvirkning av stråling, selv om det allerede i slike mengder ser helt svart ut.

Overgangen fra eu- til pheomelanin er ledsaget av en økning i overføringen av elektroner fra NADP til ferricyanid - dette er et av de første trinnene i glukosebiosyntese. Det er ikke overraskende at slike sopp ifølge noen antakelser er i stand til å utføre reaksjoner som ligner fotosyntese, men i stedet for lys bruker de energien til radioaktiv stråling. Denne evnen lar dem overleve og trives der mer komplekse og kresne organismer dør.

Store mengder svært melaniserte soppsporer finnes i forekomstene fra den tidlige krittperioden. I den epoken ble mange dyr og planter utryddet: "Denne perioden faller sammen med overgangen gjennom det" magnetiske nullpunktet "og det midlertidige tapet av det" geomagnetiske skjoldet "som beskytter jorden mot stråling," skriver Ekaterina Dadachova. Radiotrofisk sopp kunne ikke unngå å dra nytte av denne situasjonen. Før eller siden vil vi også bruke denne.

blindtarm

Bruken av melanin for å utnytte strålingsenergi er fortsatt bare en hypotese. Imidlertid fortsetter forskningen, siden radiotrofen ikke er noe eksotisk. I forhold med mangel på ressurser og tilstrekkelig stråling, kan noen vanlige sopp forbedre melaninsyntesen og vise evnen til å "føde på stråling". For eksempel er de nevnte C. sphaerospermum og W. dermatitidis utbredte jordorganismer, og C. neoformans infiserer noen ganger mennesker og forårsaker smittsom kryptokokkose.

Slike sopp vokser ganske enkelt under laboratorieforhold, de er enkle å manipulere. Og på grunn av deres evne til å befolke områder med høy forurensning, kan de bli et praktisk verktøy for deponering av radioaktivt avfall. I dag blir slik søppel - for eksempel gamle kjeledresser - vanligvis presset og rullet sammen for lagring til ustabile nuklider naturlig er oppbrukt. Det er mulig at sopp som kan overleve på høyenergistråling vil fremskynde denne prosessen til tider.

I 2016 ble melanisert sopp samlet inn nær atomkraftverket i Tsjernobyl sendt ut i verdensrommet. Selv med all skjerming tatt i betraktning, er de vanlige strålingsnivåene på ISS 50 til 80 ganger høyere enn bakgrunnsstråling nær jordoverflaten, noe som gir betingelser for vekst av slike celler. Prøvene tilbrakte omtrent to uker i bane før de ble returnert for å la forskere undersøke hvordan mikrogravitasjon påvirket dem. Kanskje en dag må sopp leve slik fra generasjon til generasjon.

Strålingsenergien til en stjerne svekkes raskt når den beveger seg til periferien av solsystemet, men kosmisk stråling er tilstede i de fjerneste utkantene. I teorien kan melaninet fra soppceller brukes til å produsere biomasse eller syntetisere komplekse molekyler som ville være nødvendig under langdistanse bemannede oppdrag. Det er sannsynlig at man i tillegg til grønne og frodige drivhus på fremtidens romfartøy må arrangere et annet - det fjerneste, som vil bli overgrodd med nyttig svart mugg som kan absorbere strålingsenergi.