Tshernobylin sienet: poikkeava elämä säteilyn alla

2024 Kirjoittaja: Seth Attwood | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-16 16:04

Elämä pystyy kesyttämään jopa tappavan säteilyn ja käyttämään energiaansa uusien olentojen hyväksi.

Vastoin monia odotuksia Tšernobylin katastrofi ei muuttanut ympäröiviä metsiä kuolleeksi ydinautiomaaksi. Jokaisella pilvellä on hopeinen vuoraus, ja suojavyöhykkeen perustamisen jälkeen ihmisen aiheuttamat paineet paikalliseen luontoon putosivat jyrkästi. Jopa kaikkein vahingoittuneimmilla alueilla kasvisto elpyi nopeasti, villisikoja, karhuja ja sudeja palasivat Pripyat-laaksoon. Luonto herää eloon kuin upea Phoenix, mutta säteilyn näkymätön tukahduttava ote tuntuu kaikkialla.

"Kävelimme metsässä, taivas oli maalattu upealla auringonlaskulla", sanoo amerikkalainen mikrobiologi Christopher Robinson, joka työskenteli täällä vuonna 2018. - Tapasimme leveällä aukiolla hevosia, noin neljäkymmentä. Ja heillä kaikilla oli keltaiset silmät, jotka tuskin pystyivät erottamaan meitä ohikulkijoistamme." Eläimet kärsivätkin kaihista massiivisesti: näkö on erityisen herkkä säteilylle, ja sokeus on yleinen seuraus pitkästä elämästä suojavyöhykkeellä. Kehityshäiriöt ovat yleisiä paikallisilla eläimillä, ja syöpää esiintyy usein. Ja vielä tuhoisampaa olla lähellä onnettomuuden entistä keskuspaikkaa.

Vuonna 1986 räjähtänyt neljäs lohko peitettiin muutamaa kuukautta myöhemmin suojaavalla sarkofagilla, jonne kerättiin muita radioaktiivisia jätteitä paikalta. Mutta jo vuonna 1991, kun mikrobiologi Nelly Zhdanova ja hänen kollegansa tutkivat näitä jäänteitä kauko-ohjatuilla manipulaattoreilla, elämä ilmestyi tännekin. Tappavien roskien havaittiin asuneen kukoistavien mustien sieniyhteisöjen.

Seuraavien vuosien aikana heidän joukossaan tunnistettiin noin sadan suvun edustajat. Jotkut heistä eivät vain kestä tappavaa säteilytasoa, vaan jopa itseään vedetään siihen, kuten kasvit valoon.

Eloonjääminen

Korkeaenerginen säteily on vaarallista kaikille eläville olennoille. Se vahingoittaa helposti DNA:ta aiheuttaen mutaatioita ja virheitä koodissa. Raskaat hiukkaset pystyvät hajottamaan kemiallisia yhdisteitä, kuten kanuunankuulat, jolloin syntyy aktiivisia radikaaleja, jotka ovat välittömästi vuorovaikutuksessa ensimmäisen löytämänsä naapurin kanssa. Riittävän voimakas pommitus voi aiheuttaa vesimolekyylien radiolyysin ja satunnaisten reaktioiden sadan, jotka tappavat solun. Tästä huolimatta jotkut olennot osoittavat hämmästyttävää vastustuskykyä tällaisille vaikutuksille.

Yksisoluisilla organismeilla on suhteellisen yksinkertainen rakenne, eikä niiden aineenvaihduntaa ole niin helppoa häiritä vapailla radikaaleilla, ja tehokkaat proteiinien korjaustyökalut korjaavat nopeasti vaurioituneen DNA:n. Tämän seurauksena sienet pystyvät absorboimaan jopa 17 000 harmaata säteilyenergiaa – monta suuruusluokkaa enemmän kuin ihmisille turvallinen määrä. Lisäksi jotkut heistä nauttivat kirjaimellisesti sellaisesta radioaktiivisesta "sateesta".

Kuuluisa Evolution Canyon lähellä Carmel-vuorta Israelissa on suunnattu toisella rinteellä Eurooppaan ja toisella Afrikkaan. Niiden valaistuksen välinen ero on 800%, ja auringon säteilyttämässä "afrikkalaisessa" rinteessä asuu sieniä, jotka kasvavat paremmin säteilyn läsnä ollessa. Kuten Tšernobylissä löydetyt, ne näyttävät mustilta suurten melaniinimäärien vuoksi. Tämä pigmentti pystyy sieppaamaan korkeaenergiset hiukkaset ja haihduttamaan niiden energiaa, pitäen solut vaurioilta.

Liuottamalla tällainen sienisolu mikroskoopilla voidaan nähdä sen "haamu" - melaniinin musta siluetti, joka kerääntyy samankeskisiin kerroksiin soluseinässä. Kanjonin "afrikkalaiselta" puolelta peräisin olevat sienet sisältävät sitä kolme kertaa enemmän kuin "eurooppalaisen" rinteen asukkaat. Niissä on myös monia ylängöillä eläviä mikrobeja, jotka saavat luonnollisissa olosuhteissa jopa 500-1000 harmaata vuodessa. Mutta edes tällainen kunnollinen määrä imeytyneitä säteilyä sienille ei ole mitään. On epätodennäköistä, että kaikkea tätä melaniinia tuotetaan pelkästään suojaamiseksi.

Hyvinvointi

Jopa Nelly Zhdanova vuonna 1991 osoitti, että Tšernobylin ydinvoimalan läheltä kerätyt sienet saavuttavat säteilylähteen ja kasvavat paremmin sen läsnä ollessa. Vuonna 2007 nämä tulokset kehittivät Yhdysvalloissa työskentelevät biologit Arturo Casadevala ja Ekaterina Dadachova. Tiedemiehet ovat osoittaneet, että satoja kertoja luonnollista taustaa suuremman säteilyn vaikutuksesta mustat melanoituneet sienet (Cladosporium sphaerospermum, Wangiella dermatitidis ja Cryptococcus neoformans) imevät hiiltä ravintoaineesta kolme kertaa intensiivisemmin. Samaan aikaan mutantit albiinosienet, jotka eivät kyenneet tuottamaan melaniinia, kestivät säteilyä helposti, mutta kasvoivat normaalia vauhtia.

On syytä sanoa, että melaniinia voi esiintyä soluissa hieman erilaisissa kemiallisissa kokoonpanoissa. Sen päämuoto ihmisillä on eumelaniini, se suojaa ihoa ultraviolettisäteilyltä ja antaa sille ruskeanmustan värin. Huulten ja nännien punainen väri määräytyy feomelaniinin läsnäolon perusteella. Ja se on feomelaniini, jota sienisolut tuottavat säteilyn vaikutuksesta, vaikka sellaisina määrinä se näyttää jo täysin mustalta.

Siirtymiseen eu-sta pheomelaniiniin liittyy lisääntynyt elektronien siirto NADP:stä ferrisyanidiin - tämä on yksi ensimmäisistä vaiheista glukoosin biosynteesissä. Ei ole yllättävää, että joidenkin oletusten mukaan tällaiset sienet pystyvät suorittamaan fotosynteesin kaltaisia reaktioita, mutta valon sijaan ne käyttävät radioaktiivisen säteilyn energiaa. Tämä kyky antaa heille mahdollisuuden selviytyä ja kukoistaa siellä, missä monimutkaisempia ja hienovaraisempia organismeja kuolee.

Varhaisen liitukauden kerrostumista löytyy suuria määriä erittäin melanoituneita sieni-itiöitä. Tuona aikakautena monet eläimet ja kasvit kuolivat sukupuuttoon: "Tämä ajanjakso osuu yhteen" magneettisen nollan" siirtymisen ja maata säteilyltä suojaavan "geomagneettisen suojan" väliaikaisen katoamisen kanssa", kirjoittaa Ekaterina Dadachova. Radiotrofiset sienet eivät voineet muuta kuin hyödyntää tätä tilannetta. Ennemmin tai myöhemmin käytämme myös tätä.

Liite

Melaniinin käyttö säteilyenergian hyödyntämiseen on edelleen vain hypoteesi. Tutkimus kuitenkin jatkuu, koska radiotrofi ei ole jotain eksoottista. Resurssien ja riittävän säteilyn puutteessa jotkin yleiset sienet voivat tehostaa melaniinin synteesiä ja osoittaa kykyä "ravitsea säteilyä". Esimerkiksi edellä mainitut C. sphaerospermum ja W. dermatitidis ovat laajalle levinneitä maaperän organismeja, ja C. neoformans tartuttaa joskus ihmisiä aiheuttaen tarttuvan kryptokokkoosin.

Tällaiset sienet kasvavat melko helposti laboratorio-olosuhteissa, niitä on helppo käsitellä. Ja koska ne pystyvät asuttamaan alueita, joilla on korkea saastuminen, niistä voi tulla kätevä työkalu radioaktiivisen jätteen hävittämiseen. Nykyään tällaisia roskat - esimerkiksi vanhat haalarit - yleensä puristetaan ja rullataan varastointia varten, kunnes epävakaat nuklidit ovat luonnollisesti ehtyneet. On mahdollista, että sienet, jotka voivat selviytyä korkeaenergisesta säteilystä, nopeuttavat tätä prosessia toisinaan.

Vuonna 2016 Tšernobylin ydinvoimalan läheltä kerätyt melanoidut sienet lähetettiin avaruuteen. Vaikka kaikki suojaukset otetaan huomioon, ISS:n tavanomaiset säteilytasot ovat 50–80 kertaa korkeammat kuin taustasäteily lähellä maan pintaa, mikä tarjoaa edellytykset tällaisten solujen kasvulle. Näytteet viettivät noin kaksi viikkoa kiertoradalla ennen kuin ne palautettiin, jotta tutkijat pystyivät tutkimaan, kuinka mikrogravitaatio vaikutti niihin. Ehkä joskus sienten täytyy elää näin sukupolvesta toiseen.

Tähtien säteilyenergia heikkenee nopeasti sen siirtyessä aurinkokunnan reuna-alueille, mutta kosmista säteilyä on läsnä kaukaisimmilla laitamilla. Teoriassa sienisolujen melaniinia voitaisiin käyttää biomassan tuottamiseen tai monimutkaisten molekyylien syntetisoimiseen, joita tarvittaisiin pitkän matkan miehitettyjen tehtävien aikana. On todennäköistä, että tulevaisuuden avaruusaluksilla olevien vihreiden ja rehevien kasvihuoneiden lisäksi on järjestettävä toinen - kaukaisin, joka kasvaa hyödyllisellä mustalla homeella, joka voi absorboida säteilyenergiaa.