Csernobili gombák: rendellenes élet sugárzás alatt

2024 Szerző: Seth Attwood | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 16:07

Az élet még a halálos sugárzást is képes megszelídíteni, és energiáját új lények javára fordítani.

Sok várakozással ellentétben a csernobili katasztrófa nem változtatta halott atomsivataggá a környező erdőket. Minden felhőnek van ezüst bélése, és a tilalmi zóna kialakítása után a helyi természetre nehezedő antropogén nyomás meredeken csökkent. Még a leginkább károsodott területeken is gyorsan helyreállt a növényvilág, a vaddisznók, medvék és farkasok visszatértek a Pripjaty-völgybe. A természet mesés Főnixként kel életre, de a sugárzás láthatatlan fullasztó megragadása mindenhol érezhető.

„Az erdőben sétáltunk, az eget csodálatos naplemente festette” – mondja Christopher Robinson amerikai mikrobiológus, aki 2018-ban dolgozott itt. - Egy széles tisztáson találkoztunk lovakkal, körülbelül negyvenen. És mindannyiuknak sárga volt a szeme, ami alig tudta megkülönböztetni, hogy elhaladunk mellettünk. Valóban, az állatok tömegesen szenvednek szürkehályogtól: a látás különösen érzékeny a sugárzásra, a vakság pedig gyakori következménye a kizáró zónában eltöltött hosszú életnek. A fejlődési rendellenességek gyakoriak a helyi állatoknál, és gyakran előfordul a rák. És még katasztrofálisabb a baleset egykori epicentruma közelében lenni.

Az 1986-ban felrobbant negyedik blokkot néhány hónappal később egy védőszarkofág fedte le, ahol a helyszínről származó egyéb radioaktív törmeléket gyűjtötték össze. De már 1991-ben, amikor Nelly Zhdanova mikrobiológus és munkatársai távirányítós manipulátorokkal megvizsgálták ezeket a maradványokat, itt is felbukkant az élet. A halálos törmelékről kiderült, hogy virágzó feketegomba-közösségek lakták.

A következő években mintegy száz nemzetség képviselőjét azonosították köztük. Némelyikük nemcsak ellenáll a halálos szintű sugárzásnak, de még saját maguk is vonzódnak hozzá, mint a növények a fényhez.

Túlélés

A nagy energiájú sugárzás minden élőlényre veszélyes. Könnyen károsítja a DNS-t, mutációkat és hibákat okozva a kódban. A nehéz részecskék képesek lebontani a kémiai vegyületeket, például az ágyúgolyókat, ami aktív gyökök megjelenéséhez vezet, amelyek azonnal kölcsönhatásba lépnek az általuk talált első szomszéddal. A kellően intenzív bombázás a vízmolekulák radiolízisét és véletlenszerű reakciók záporát okozhatja, amelyek megölik a sejtet. Ennek ellenére egyes lények elképesztő ellenállást mutatnak az ilyen hatásokkal szemben.

Az egysejtű szervezetek viszonylag egyszerű felépítésűek, és nem olyan egyszerű anyagcseréjüket megzavarni a szabad gyökök által, a hatékony fehérjejavító eszközök pedig gyorsan helyreállítják a sérült DNS-t. Ennek eredményeként a gombák akár 17 000 Grey sugárzási energiát is képesek elnyelni – ez sok nagyságrenddel több, mint az ember számára biztonságos mennyiség. Sőt, néhányan szó szerint élvezik az ilyen radioaktív "esőt".

Az izraeli Kármel-hegy közelében található híres Evolúciós kanyon egyik lejtésével Európa, másik Afrika felé irányul. A megvilágításuk közötti különbség eléri a 800%-ot, és a nap által besugárzott "afrikai" lejtőn gombák élnek, amelyek sugárzás jelenlétében jobban fejlődnek. A csernobiliakhoz hasonlóan feketének tűnnek a nagy mennyiségű melanin miatt. Ez a pigment képes felfogni a nagy energiájú részecskéket és eloszlatni az energiájukat, megóvva a sejteket a károsodástól.

Egy ilyen gombasejt feloldásakor mikroszkóp alatt látható a "szellem" - a melanin fekete sziluettje, amely koncentrikus rétegekben halmozódik fel a sejtfalban. A kanyon „afrikai” oldaláról származó gombák háromszor annyit tartalmaznak belőle, mint az „európai” lejtő lakói. Gazdagok a hegyvidéken élő mikrobákban is, amelyek természetes körülmények között akár 500-1000 Grey-t is kapnak évente. De még ilyen tisztességes mennyiségű elnyelt sugárzás sem semmi. Nem valószínű, hogy mindezt a melanint csak védelem céljából állítják elő.

Jólét

Még Nelly Zhdanova 1991-ben bebizonyította, hogy a csernobili atomerőmű közelében gyűjtött gombák eljutnak a sugárzás forrásáig, és jobban fejlődnek annak jelenlétében. 2007-ben ezeket az eredményeket Arturo Casadevala és Ekaterina Dadachova biológusok dolgozták ki az Egyesült Államokban. A tudósok kimutatták, hogy a természetes háttérnél több százszor nagyobb sugárzás hatására a fekete melanizált gombák (Cladosporium sphaerospermum, Wangiella dermatitidis és Cryptococcus neoformans) háromszor intenzívebben szívják fel a szenet a tápközegből. Ugyanakkor a mutáns albínó gombák, amelyek nem képesek melanint termelni, könnyen tolerálták a sugárzást, de a szokásos ütemben növekedtek.

Érdemes elmondani, hogy a melanin kissé eltérő kémiai konfigurációkban lehet jelen a sejtekben. Emberben fő formája az eumelanin, védi a bőrt az ultraibolya sugárzástól és barna-fekete színt ad. Az ajkak és a mellbimbók vörös színét a pheomelanin jelenléte határozza meg. A pheomelanint pedig a gombasejtek sugárzás hatására termelik, bár ilyen mennyiségben már teljesen feketének tűnik.

Az eu-ról a pheomelaninra való átállást az elektronok NADP-ről ferricianidra való átvitelének növekedése kíséri – ez a glükóz bioszintézisének egyik első lépése. Nem meglepő, hogy egyes feltételezések szerint az ilyen gombák képesek a fotoszintézishez hasonló reakciókat lefolytatni, de fény helyett radioaktív sugárzás energiáját használják fel. Ez a képesség lehetővé teszi számukra, hogy túléljenek és boldoguljanak ott, ahol bonyolultabb és finomabb organizmusok pusztulnak el.

A kora kréta időszak lerakódásaiban nagyszámú, erősen melanizált gombaspóra található. Abban a korszakban sok állat és növény kihalt: „Ez az időszak egybeesik a „mágneses nullán” való átmenettel és a Földet sugárzástól védő „geomágneses pajzs” átmeneti elvesztésével” – írja Jekaterina Dadachova. A radiotróf gombák nem tudtak segíteni, de kihasználták ezt a helyzetet. Előbb-utóbb mi is ezt fogjuk használni.

Függelék

A melanin sugárzási energia hasznosítása még csak hipotézis. A kutatás azonban folytatódik, mivel a radiotróf nem valami egzotikus. Erőforrások és elegendő sugárzás hiányában egyes gyakori gombák fokozhatják a melaninszintézist, és képesek „sugárzással táplálkozni”. Például a fent említett C. sphaerospermum és W. dermatitidis széles körben elterjedt talajban élő organizmusok, és a C. neoformans időnként megfertőzi az embert, fertőző kriptococcosist okozva.

Az ilyen gombák meglehetősen könnyen nőnek laboratóriumi körülmények között, könnyen kezelhetők. A magas szennyezettségű területek benépesítésére való képességüknek köszönhetően pedig kényelmes eszközzé válhatnak a radioaktív hulladékok ártalmatlanításában. Manapság az ilyen szemetet - például a régi overallt - általában addig préselik és feltekerik tárolás céljából, amíg az instabil nuklidok természetes módon kimerülnek. Lehetséges, hogy a nagy energiájú sugárzással túlélő gombák időnként felgyorsítják ezt a folyamatot.

2016-ban a csernobili atomerőmű közelében gyűjtött melanizált gombákat küldték az űrbe. Még az összes árnyékolást figyelembe véve is, az ISS szokásos sugárzási szintje 50-80-szor magasabb, mint a Föld felszínéhez közeli háttérsugárzás, ami feltételeket biztosít az ilyen sejtek növekedéséhez. A minták körülbelül két hetet töltöttek a pályán, mielőtt visszavitték volna őket, hogy a tudósok megvizsgálhassák, hogyan hat rájuk a mikrogravitáció. Talán egy nap a gombáknak így kell élniük nemzedékről nemzedékre.

A csillagok sugárzási energiája gyorsan gyengül, ahogy a Naprendszer perifériájára kerül, de a kozmikus sugárzás a legtávolabbi külterületeken is jelen van. Elméletileg a gombasejtek melaninja felhasználható biomassza előállítására vagy olyan összetett molekulák szintetizálására, amelyekre hosszú távú, emberes küldetések során szükség lenne. Valószínű, hogy a jövő űrszondáin a zöld és buja üvegházak mellett egy másikat is el kell rendezni - a legtávolabbiat, amelyet benőtt hasznos fekete penész, amely képes elnyelni a sugárzási energiát.