Černobilske pečurke: anomalan život pod zračenjem

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-16 15:59

Život je u stanju da ukroti čak i smrtonosno zračenje i iskoristi svoju energiju za dobrobit novih stvorenja.

Suprotno mnogim očekivanjima, katastrofa u Černobilu nije pretvorila okolne šume u mrtvu nuklearnu pustinju. Svaki oblak ima srebrnu postavu, a nakon uspostavljanja zone isključenja, antropogeni pritisak na lokalnu prirodu naglo je opao. Čak i na najoštećenijim područjima, biljni svijet se brzo oporavio, divlje svinje, medvjedi i vukovi vratili su se u dolinu Pripjata. Priroda oživljava poput fantastičnog Feniksa, ali nevidljivo zagušljivo hvatanje radijacije osjeća se posvuda.

„Šetali smo šumom, nebo je bilo obojeno veličanstvenim zalaskom sunca“, kaže američki mikrobiolog Kristofer Robinson, koji je ovde radio 2018. - Na širokoj čistini sreli smo konje, četrdesetak. I svi su imali žute oči koje su jedva razlikovale nas u prolazu. Zaista, životinje masovno pate od katarakte: vid je posebno osjetljiv na zračenje, a sljepoća je uobičajena posljedica dugog života u zoni isključenja. Poremećaji u razvoju su česti kod lokalnih životinja, a često se javlja i rak. A još pogubnije biti u blizini nekadašnjeg epicentra nesreće.

Četvrti blok, koji je eksplodirao 1986. godine, nekoliko mjeseci kasnije bio je prekriven zaštitnim sarkofagom, gdje su sakupljeni ostali radioaktivni ostaci sa lokacije. Ali već 1991. godine, kada su mikrobiologinja Nelly Zhdanova i njene kolege pregledale ove ostatke pomoću daljinski upravljanih manipulatora, život se pojavio i ovdje. Utvrđeno je da smrtonosne krhotine naseljavaju napredne zajednice crnih gljiva.

U narednim godinama među njima su identificirani predstavnici oko stotinu rodova. Neki od njih ne samo da podnose smrtonosnu razinu radijacije, već su i sami privučeni, poput biljaka svjetlosti.

Preživljavanje

Visokoenergetsko zračenje opasno je za sva živa bića. Lako oštećuje DNK, uzrokujući mutacije i greške u kodu. Teške čestice sposobne su razbiti hemijska jedinjenja poput topovskih kugli, što dovodi do pojave aktivnih radikala, koji odmah stupaju u interakciju s prvim susjedom kojeg pronađu. Dovoljno intenzivno bombardovanje može izazvati radiolizu molekula vode i čitavu kišu nasumičnih reakcija koje ubijaju ćeliju. Uprkos tome, neka stvorenja pokazuju neverovatnu otpornost na takve uticaje.

Jednostanični organizmi imaju relativno jednostavnu strukturu i nije tako lako poremetiti njihov metabolizam slobodnim radikalima, a moćni alati za popravku proteina brzo popravljaju oštećenu DNK. Kao rezultat toga, gljive su sposobne apsorbirati do 17.000 Grey energije zračenja - mnogo redova veličine više od količine sigurne za ljude. Štaviše, neki od njih doslovno uživaju u takvoj radioaktivnoj "kiši".

Čuveni kanjon evolucije u blizini planine Karmel u Izraelu orijentisan je jednom padom prema Evropi, drugom prema Africi. Razlika u njihovoj osvjetljenosti dostiže 800%, a "afrička" padina obasjana suncem naseljena je gljivama koje bolje rastu u prisustvu zračenja. Poput onih pronađenih u Černobilu, izgledaju crne zbog velike količine melanina. Ovaj pigment je u stanju da presreće čestice visoke energije i rasprši njihovu energiju, čuvajući ćelije od oštećenja.

Rastvarajući takvu ćeliju gljivice, pod mikroskopom se može vidjeti njen "duh" - crna silueta melanina, koji se nakuplja u koncentričnim slojevima u ćelijskom zidu. Pečurke sa "afričke" strane kanjona sadrže ga tri puta više od stanovnika "evropske" padine. Takođe su bogati mnogim mikrobima koji žive u visoravnima, koji u prirodnim uslovima primaju i do 500-1000 Grey godišnje. Ali čak i tako pristojna količina apsorbiranog zračenja za gljive nije ništa. Malo je vjerovatno da se sav ovaj melanin proizvodi samo radi zaštite.

Prosperitet

Čak je i Nelly Zhdanova 1991. godine pokazala da pečurke sakupljene u blizini nuklearne elektrane u Černobilu dopiru do izvora radijacije i bolje rastu u njegovom prisustvu. Ove rezultate su 2007. razvili biolozi Arturo Casadevala i Ekaterina Dadachova koji rade u Sjedinjenim Državama. Naučnici su dokazali da pod utjecajem zračenja stotine puta većeg od prirodne pozadine, crne melanizirane gljive (Cladosporium sphaerospermum, Wangiella dermatitidis i Cryptococcus neoformans) tri puta intenzivnije asimiliraju ugljik iz hranjivog medija. Istovremeno, mutantne albino gljive, nesposobne da proizvode melanin, lako su podnosile zračenje, ali su rasle uobičajenom brzinom.

Vrijedi reći da melanin može biti prisutan u stanicama u malo drugačijim kemijskim konfiguracijama. Njegov glavni oblik kod ljudi je eumelanin, štiti kožu od ultraljubičastog zračenja i daje joj smeđe-crnu boju. Crvena boja usana i bradavica određena je prisustvom feomelanina. A to je feomelanin koji proizvode gljivične stanice pod utjecajem zračenja, iako u takvim količinama već izgleda potpuno crno.

Prijelaz s eu- na feomelanin je praćen povećanjem prijenosa elektrona s NADP-a na fericijanid - ovo je jedan od prvih koraka u biosintezi glukoze. Nije iznenađujuće da su, prema nekim pretpostavkama, takve gljive sposobne provoditi reakcije slične fotosintezi, ali umjesto svjetlosti koriste energiju radioaktivnog zračenja. Ova sposobnost im omogućava da prežive i napreduju tamo gdje umiru složeniji i izbirljiviji organizmi.

Veliki broj visoko melaniziranih spora gljiva nalazi se u naslagama iz perioda rane krede. U toj eri izumrle su mnoge životinje i biljke: „Ovaj period se poklapa s prijelazom kroz „magnetnu nulu“i privremenim gubitkom „geomagnetnog štita“koji štiti Zemlju od zračenja“, piše Ekaterina Dadachova. Radiotrofne gljive nisu mogle a da ne iskoriste ovu situaciju. Prije ili kasnije, i mi ćemo ovo iskoristiti.

Dodatak

Upotreba melanina za korištenje energije zračenja je još uvijek samo hipoteza. Međutim, istraživanja se nastavljaju, jer radiotrof nije nešto egzotično. U uslovima nedostatka resursa i dovoljno zračenja, neke uobičajene gljive mogu pojačati sintezu melanina i pokazati sposobnost „hrane se zračenjem“. Na primjer, gore spomenuti C. sphaerospermum i W. dermatitidis su široko rasprostranjeni organizmi u tlu, a C. neoformans ponekad inficira ljude, uzrokujući zaraznu kriptokokozu.

Takve gljive rastu prilično lako u laboratorijskim uvjetima, njima je lako manipulirati. A zbog svoje sposobnosti da naseljavaju područja sa visokom kontaminacijom, mogu postati pogodan alat za odlaganje radioaktivnog otpada. Danas se takvo smeće - na primjer, stari kombinezoni - obično presuje i mota za skladištenje dok se nestabilni nuklidi prirodno ne iscrpe. Moguće je da će gljive koje mogu preživjeti na visokoenergetskom zračenju ponekad ubrzati ovaj proces.

Godine 2016. u svemir su poslate melanizirane gljive prikupljene u blizini nuklearne elektrane u Černobilju. Čak i uz svu zaštitu koja se uzme u obzir, uobičajeni nivoi radijacije na ISS-u su 50 do 80 puta veći od pozadinskog zračenja blizu Zemljine površine, stvarajući uslove za rast takvih ćelija. Uzorci su proveli oko dvije sedmice u orbiti prije nego što su vraćeni kako bi omogućili naučnicima da istraže kako je mikrogravitacija utjecala na njih. Možda će jednog dana gljive morati tako živjeti s generacije na generaciju.

Energija zračenja zvijezde brzo slabi kako se kreće prema periferiji Sunčevog sistema, ali kosmičko zračenje je prisutno na najudaljenijim periferijama. U teoriji, melanin gljivičnih ćelija mogao bi se koristiti za proizvodnju biomase ili sintezu složenih molekula koji bi bili potrebni tokom misija s posadom na velike udaljenosti. Vjerovatno će se pored zelenih i bujnih staklenika na letjelici budućnosti morati urediti još jedan - najudaljeniji, koji će biti obrastao korisnom crnom plijesni koja može apsorbirati energiju zračenja.