Černobilske gobe: nenormalno življenje pod sevanjem

2024 Avtor: Seth Attwood | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 16:16

Življenje je sposobno ukrotiti celo smrtonosno sevanje in njegovo energijo uporabiti v korist novih bitij.

Černobilska katastrofa v nasprotju s številnimi pričakovanji okoliških gozdov ni spremenila v mrtvo jedrsko puščavo. Vsak oblak ima srebrno podlago in po vzpostavitvi izključitvenega območja se je antropogeni pritisk na lokalno naravo močno zmanjšal. Tudi na najbolj poškodovanih območjih si je rastlinstvo hitro opomoglo, divji prašiči, medvedi in volkovi so se vrnili v dolino Pripjata. Narava oživi kot čudovit feniks, a nevidni zadušljivi prijem sevanja se čuti povsod.

"Sprehajali smo se po gozdu, nebo je bilo naslikano s čudovitim sončnim zahodom," pravi ameriški mikrobiolog Christopher Robinson, ki je tu delal leta 2018. - Na široki jasi smo srečali konje, približno štirideset. In vsi so imeli rumene oči, ki so komaj razlikovale med nami, ki gremo mimo." Pravzaprav živali množično trpijo za sive mrene: vid je še posebej občutljiv na sevanje, slepota pa je pogosta posledica dolgega življenja v izključenem območju. Pri lokalnih živalih so pogoste motnje v razvoju, pogosto se pojavi tudi rak. In še bolj katastrofalno, da je blizu nekdanjega epicentra nesreče.

Četrti blok, ki je eksplodiral leta 1986, je nekaj mesecev pozneje prekril zaščitni sarkofag, kjer so bili zbrani drugi radioaktivni ostanki z najdišča. Toda že leta 1991, ko so mikrobiologinja Nelly Zhdanova in njeni sodelavci te ostanke pregledali z daljinsko vodenimi manipulatorji, se je tudi tukaj pokazalo življenje. Ugotovljeno je bilo, da smrtonosne ostanke naseljujejo uspešne združbe črnih gob.

V naslednjih letih so med njimi identificirali predstavnike okoli sto rodov. Nekateri med njimi ne le da prenesejo smrtonosno raven sevanja, ampak celo sami sebe privlačijo k temu, kot rastline k svetlobi.

Preživetje

Visokoenergijsko sevanje je nevarno za vsa živa bitja. Z lahkoto poškoduje DNK, kar povzroča mutacije in napake v kodi. Težki delci so sposobni razbiti kemične spojine, kot so topovske krogle, kar vodi do pojava aktivnih radikalov, ki takoj stopijo v interakcijo s prvim sosedom, ki ga najdejo. Dovolj intenzivno bombardiranje lahko povzroči radiolizo vodnih molekul in cel naliv naključnih reakcij, ki ubijejo celico. Kljub temu nekatera bitja kažejo neverjetno odpornost na takšne vplive.

Enocelični organizmi imajo sorazmerno preprosto strukturo in zaradi prostih radikalov ni tako enostavno motiti njihovega metabolizma, močna orodja za popravilo beljakovin pa hitro popravijo poškodovano DNK. Posledično so gobe sposobne absorbirati do 17.000 sive energije sevanja - veliko več vrst, kot je količina, ki je varna za ljudi. Poleg tega nekateri med njimi dobesedno uživajo v takšnem radioaktivnem "dežju".

Znameniti kanjon evolucije blizu gore Karmel v Izraelu je usmerjen z enim pobočjem proti Evropi, drugim proti Afriki. Razlika med njihovo osvetlitvijo doseže 800%, na "afriškem" pobočju, ki ga obseva sonce, pa živijo gobe, ki ob sevanju bolje rastejo. Tako kot tiste, ki jih najdemo v Černobilu, so videti črne zaradi velike količine melanina. Ta pigment je sposoben prestreči visokoenergijske delce in razpršiti njihovo energijo ter tako zaščititi celice pred poškodbami.

Če raztopimo tako glivično celico, lahko pod mikroskopom vidimo njen "duh" - črno silhueto melanina, ki se kopiči v koncentričnih plasteh v celični steni. Gobe z "afriške" strani kanjona ga vsebujejo trikrat več kot prebivalci "evropskega" pobočja. Prav tako so bogati s številnimi mikrobi, ki živijo v visokogorju, ki v naravnih razmerah prejmejo do 500-1000 sivih na leto. Toda tudi tako spodobna količina absorbiranega sevanja za gobe ni nič. Malo verjetno je, da se ves ta melanin proizvaja samo za zaščito.

blaginja

Celo Nelly Zhdanova je leta 1991 dokazala, da gobe, zbrane v bližini jedrske elektrarne v Černobilu, dosežejo vir sevanja in v njegovi prisotnosti rastejo bolje. Leta 2007 sta te rezultate razvila biologa Arturo Casadevala in Ekaterina Dadachova, ki delata v Združenih državah. Znanstveniki so dokazali, da črne melanizirane glive (Cladosporium sphaerospermum, Wangiella dermatitidis in Cryptococcus neoformans) pod vplivom stokrat višjega sevanja od naravnega ozadja trikrat intenzivneje asimilirajo ogljik iz hranilnega medija. Hkrati so mutantne albino glive, ki niso mogle proizvajati melanina, zlahka prenašale sevanje, vendar so rasle z običajno hitrostjo.

Vredno je reči, da je melanin lahko prisoten v celicah v nekoliko drugačnih kemičnih konfiguracijah. Njegova glavna oblika pri ljudeh je eumelanin, ščiti kožo pred ultravijoličnim sevanjem in ji daje rjavo-črno barvo. Rdeča barva ustnic in bradavic je določena s prisotnostjo feomelanina. In to je feomelanin, ki ga pod vplivom sevanja proizvajajo glivične celice, čeprav je v takih količinah že videti popolnoma črn.

Prehod iz eu- v feomelanin spremlja povečanje prenosa elektronov z NADP na fericianid - to je eden prvih korakov v biosintezi glukoze. Ni presenetljivo, da so po nekaterih domnevah takšne glive sposobne izvajati reakcije, podobne fotosintezi, vendar namesto svetlobe uporabljajo energijo radioaktivnega sevanja. Ta sposobnost jim omogoča preživetje in uspevanje tam, kjer umrejo bolj zapleteni in izbirčni organizmi.

V usedlinah zgodnjekredne dobe najdemo veliko število visoko melaniziranih spor gliv. V tistem obdobju so številne živali in rastline izumrle: "To obdobje sovpada s prehodom skozi" magnetno ničlo "in začasno izgubo" geomagnetnega ščita ", ki ščiti Zemljo pred sevanjem," piše Ekaterina Dadachova. Radiotrofne gobe niso mogle pomagati, da ne bi izkoristile te situacije. Prej ali slej bomo to tudi uporabili.

Dodatek

Uporaba melanina za izkoriščanje energije sevanja je še vedno le hipoteza. Vendar se raziskave nadaljujejo, saj radiotrof ni nekaj eksotičnega. V pogojih pomanjkanja virov in zadostnega sevanja lahko nekatere običajne glive povečajo sintezo melanina in pokažejo sposobnost "prehranjevanja s sevanjem". Na primer, prej omenjena C. sphaerospermum in W. dermatitidis sta zelo razširjena talna organizma, C. neoformans pa včasih okuži človeka in povzroči nalezljivo kriptokokozo.

Takšne gobe rastejo precej enostavno v laboratorijskih pogojih, z njimi je enostavno manipulirati. In zaradi svoje sposobnosti zaselitve območij z visoko kontaminacijo lahko postanejo priročno orodje za odlaganje radioaktivnih odpadkov. Danes takšne smeti – na primer stare kombinezone – običajno stisnemo in zvijemo za shranjevanje, dokler se nestabilni nuklidi naravno ne izčrpajo. Možno je, da bodo gobe, ki lahko preživijo na visokoenergijskem sevanju, ta proces na trenutke pospešile.

Leta 2016 so bile v vesolje poslane melanizirane gobe, zbrane v bližini jedrske elektrarne v Černobilu. Tudi ob upoštevanju vseh zaščite so običajne ravni sevanja na ISS 50 do 80-krat višje od sevanja v ozadju blizu zemeljske površine, kar zagotavlja pogoje za rast takšnih celic. Vzorci so preživeli približno dva tedna v orbiti, preden so jih vrnili, da so znanstveniki omogočili, da raziščejo, kako je mikrogravitacija vplivala nanje. Morda bodo morale gobe nekoč tako živeti iz roda v rod.

Energija sevanja zvezde hitro oslabi, ko se premakne na obrobje sončnega sistema, vendar je kozmično sevanje prisotno na najbolj oddaljenih obrobjih. Teoretično bi se melanin glivičnih celic lahko uporabil za proizvodnjo biomase ali sintetiziranje kompleksnih molekul, ki bi bile potrebne med misijami s posadko na dolge razdalje. Verjetno bo treba poleg zelenih in bujnih rastlinjakov na vesoljskem plovilu prihodnosti urediti še enega - najbolj oddaljenega, ki ga bo prerasla uporabna črna plesen, ki lahko absorbira energijo sevanja.