Černobyľské huby: anomálny život pod radiáciou

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 16:15

Život je schopný skrotiť aj smrteľné žiarenie a využiť jeho energiu v prospech nových tvorov.

Na rozdiel od mnohých očakávaní katastrofa v Černobyle nepremenila okolité lesy na mŕtvu jadrovú púšť. Každý mrak má striebornú podšívku a po zriadení ochrannej zóny antropogénny tlak na miestnu prírodu prudko klesol. Dokonca aj v najviac poškodených oblastiach sa život rastlín rýchlo obnovil, diviaky, medvede a vlci sa vrátili do údolia Pripjať. Príroda ožíva ako rozprávkový Fénix, ale všade cítiť neviditeľné dusivé zovretie žiarenia.

„Prechádzali sme sa lesom, obloha bola pomaľovaná nádherným západom slnka,“hovorí americký mikrobiológ Christopher Robinson, ktorý tu pracoval v roku 2018. - Na širokej čistinke sme stretli kone, asi štyridsať. A všetci mali žlté oči, ktoré len ťažko rozlíšili medzi nami, ktorí idú okolo. Zvieratá skutočne trpia sivým zákalom hromadne: zrak je obzvlášť citlivý na žiarenie a slepota je bežným výsledkom dlhého života v zóne vylúčenia. U miestnych zvierat sú bežné vývojové poruchy a často sa vyskytuje rakovina. A ešte katastrofálnejšia je blízkosť bývalého epicentra nehody.

Štvrtý blok, ktorý vybuchol v roku 1986, bol o niekoľko mesiacov zakrytý ochranným sarkofágom, kde sa zhromaždili ďalšie rádioaktívne úlomky z miesta. Ale už v roku 1991, keď mikrobiologička Nelly Zhdanova a jej kolegovia skúmali tieto zvyšky pomocou diaľkovo ovládaných manipulátorov, sa život ukázal aj tu. Zistilo sa, že smrtiace trosky obývajú prekvitajúce spoločenstvá čiernych húb.

V priebehu nasledujúcich rokov boli medzi nimi identifikovaní zástupcovia asi stovky rodov. Niektoré z nich nielenže odolávajú smrteľnej úrovni žiarenia, ale dokonca ich to priťahuje, ako rastliny svetlo.

Prežitie

Vysokoenergetické žiarenie je nebezpečné pre všetko živé. Ľahko poškodzuje DNA, spôsobuje mutácie a chyby v kóde. Ťažké častice sú schopné rozkladať chemické zlúčeniny ako delové gule, čo vedie k objaveniu sa aktívnych radikálov, ktoré okamžite interagujú s prvým susedom, ktorého nájdu. Dostatočne intenzívne bombardovanie môže spôsobiť rádiolýzu molekúl vody a celú spŕšku náhodných reakcií, ktoré bunku zabijú. Napriek tomu niektoré stvorenia vykazujú úžasnú odolnosť voči takýmto vplyvom.

Jednobunkové organizmy majú pomerne jednoduchú štruktúru a narušiť ich metabolizmus voľnými radikálmi nie je také jednoduché a výkonné nástroje na opravu proteínov rýchlo opravia poškodenú DNA. Výsledkom je, že huby sú schopné absorbovať až 17 000 Gray energie žiarenia – o mnoho rádov viac, než je množstvo bezpečné pre ľudí. Niektorí si navyše takýto rádioaktívny „dážď“doslova užívajú.

Slávny Kaňon evolúcie pri hore Karmel v Izraeli je orientovaný jedným svahom do Európy, druhým do Afriky. Rozdiel medzi ich osvetlením dosahuje 800 % a slnkom ožiarený „africký“svah obývajú huby, ktoré v prítomnosti žiarenia rastú lepšie. Rovnako ako tie, ktoré sa nachádzajú v Černobyle, vyzerajú čierne kvôli veľkému množstvu melanínu. Tento pigment je schopný zachytiť vysokoenergetické častice a rozptýliť ich energiu, čím chráni bunky pred poškodením.

Rozpustením takejto bunky huby pod mikroskopom je možné vidieť jej "duch" - čiernu siluetu melanínu, ktorý sa hromadí v sústredných vrstvách v bunkovej stene. Huby z „africkej“strany kaňonu ho obsahujú trikrát viac ako obyvatelia „európskeho“svahu. Sú tiež bohaté na mnohé mikróby žijúce na vysočinách, ktoré v prírodných podmienkach dostanú až 500-1000 Grayov ročne. Ale ani také slušné množstvo absorbovaného žiarenia pre huby nie je nič. Je nepravdepodobné, že by sa všetok tento melanín vyrábal len na ochranu.

Prosperita

Dokonca aj Nelly Zhdanova v roku 1991 preukázala, že huby zozbierané v blízkosti jadrovej elektrárne v Černobyle sa dostanú k zdroju žiarenia a v jeho prítomnosti lepšie rastú. V roku 2007 tieto výsledky vypracovali biológovia Arturo Casadevala a Ekaterina Dadachova pracujúci v Spojených štátoch. Vedci dokázali, že pod vplyvom žiarenia, ktoré je stokrát vyššie ako prirodzené pozadie, čierne melanizované huby (Cladosporium sphaerospermum, Wangiella dermatitidis a Cryptococcus neoformans) asimilujú uhlík zo živného média trikrát intenzívnejšie. V rovnakom čase mutantné albínske huby, ktoré neboli schopné produkovať melanín, ľahko tolerovali žiarenie, ale rástli obvyklou rýchlosťou.

Stojí za to povedať, že melanín môže byť prítomný v bunkách v mierne odlišných chemických konfiguráciách. Jeho hlavnou formou u ľudí je eumelanín, chráni pokožku pred ultrafialovým žiarením a dodáva jej hnedo-čiernu farbu. Červená farba pier a bradaviek je určená prítomnosťou feomelanínu. A práve feomelanín produkujú bunky húb pod vplyvom žiarenia, hoci v takom množstve už vyzerá úplne čierny.

Prechod z eu- na feomelanín je sprevádzaný zvýšením prenosu elektrónov z NADP na ferrikyanid – ide o jeden z prvých krokov biosyntézy glukózy. Nie je prekvapujúce, že podľa niektorých predpokladov sú takéto huby schopné vykonávať reakcie podobné fotosyntéze, ale namiesto svetla využívajú energiu rádioaktívneho žiarenia. Táto schopnosť im umožňuje prežiť a prosperovať tam, kde zomierajú zložitejšie a rafinovanejšie organizmy.

Veľké množstvo vysoko melanizovaných spór húb sa nachádza v ložiskách staršej kriedy. V tom období vyhynulo mnoho živočíchov a rastlín: „Toto obdobie sa zhoduje s prechodom cez „magnetickú nulu“a dočasnou stratou „geomagnetického štítu“, ktorý chráni Zem pred žiarením,“píše Jekaterina Dadachová. Rádiotrofné huby nemohli túto situáciu využiť. Skôr či neskôr to využijeme aj my.

Dodatok

Využitie melanínu na využitie energie žiarenia je zatiaľ len hypotézou. Výskum však pokračuje, keďže rádiotrof nie je ničím exotickým. V podmienkach nedostatku zdrojov a dostatočnej radiácie môžu niektoré bežné huby zvýšiť syntézu melanínu a prejaviť schopnosť „živiť sa žiarením“. Napríklad vyššie uvedené C. sphaerospermum a W. dermatitidis sú rozšírené pôdne organizmy a C. neoformans niekedy infikuje ľudí a spôsobuje infekčnú kryptokokózu.

Takéto huby rastú v laboratórnych podmienkach pomerne ľahko, ľahko sa s nimi manipuluje. A vďaka svojej schopnosti zaľudniť oblasti s vysokou kontamináciou sa môžu stať pohodlným nástrojom na likvidáciu rádioaktívneho odpadu. Dnes sa takéto odpadky – napríklad staré montérky – zvyčajne lisujú a zrolujú na uskladnenie, kým sa nestabilné nuklidy prirodzene nevyčerpajú. Je možné, že huby, ktoré dokážu prežiť na vysokoenergetickom žiarení, tento proces občas urýchlia.

V roku 2016 boli do vesmíru poslané melanizované huby zozbierané v blízkosti jadrovej elektrárne v Černobyle. Aj keď sa vezme do úvahy všetko tienenie, zvyčajné úrovne žiarenia na ISS sú 50 až 80-krát vyššie ako žiarenie pozadia blízko zemského povrchu, čo poskytuje podmienky pre rast takýchto buniek. Vzorky strávili na obežnej dráhe asi dva týždne, kým sa vrátili, aby umožnili vedcom preskúmať, ako ich ovplyvnila mikrogravitácia. Možno raz huby budú musieť takto žiť z generácie na generáciu.

Energia žiarenia hviezdy rýchlo slabne, keď sa pohybuje na perifériu slnečnej sústavy, ale kozmické žiarenie je prítomné v najvzdialenejších okrajoch. Teoreticky by sa melanín buniek húb mohol použiť na výrobu biomasy alebo na syntézu zložitých molekúl, ktoré by boli potrebné počas misií s ľudskou posádkou na veľké vzdialenosti. Je pravdepodobné, že okrem zelených a sviežich skleníkov na kozmickej lodi budúcnosti bude treba zariadiť aj ďalší – ten najvzdialenejší, ktorý bude obrastený užitočnou čiernou plesňou, ktorá dokáže absorbovať energiu žiarenia.