Cendawan Chernobyl: kehidupan anomali di bawah sinaran

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-16 16:12

Kehidupan mampu menjinakkan radiasi walaupun mematikan dan menggunakan tenaganya untuk manfaat makhluk baru.

Bertentangan dengan banyak jangkaan, bencana Chernobyl tidak menjadikan hutan di sekelilingnya menjadi padang pasir nuklear yang mati. Setiap awan mempunyai lapisan perak, dan selepas penubuhan zon pengecualian, tekanan antropogenik terhadap alam tempatan menurun dengan mendadak. Malah di kawasan yang paling rosak, kehidupan tumbuhan cepat pulih, babi hutan, beruang dan serigala kembali ke Lembah Pripyat. Alam semula jadi hidup seperti Phoenix yang hebat, tetapi genggaman sinaran yang menyesakkan yang tidak kelihatan dirasai di mana-mana.

"Kami berjalan melalui hutan, langit dicat dengan matahari terbenam yang menakjubkan," kata ahli mikrobiologi Amerika Christopher Robinson, yang bekerja di sini pada 2018. - Di kawasan lapang yang luas, kami bertemu kuda, kira-kira empat puluh. Dan mereka semua mempunyai mata kuning yang hampir tidak dapat membezakan antara kita yang lalu lalang." Sesungguhnya, haiwan mengalami katarak secara beramai-ramai: penglihatan amat sensitif terhadap sinaran, dan buta adalah akibat biasa daripada kehidupan yang panjang di zon pengecualian. Gangguan perkembangan adalah perkara biasa pada haiwan tempatan, dan kanser sering berlaku. Dan lebih buruk lagi berada berhampiran bekas pusat kemalangan.

Blok keempat, yang meletup pada tahun 1986, dilindungi oleh sarkofagus pelindung beberapa bulan kemudian, di mana serpihan radioaktif lain dari tapak itu dikumpulkan. Tetapi pada tahun 1991, apabila ahli mikrobiologi Nelly Zhdanova dan rakan-rakannya memeriksa sisa-sisa ini menggunakan manipulator kawalan jauh, kehidupan muncul di sini juga. Serpihan maut itu didapati didiami oleh komuniti cendawan hitam yang berkembang pesat.

Sepanjang tahun-tahun berikutnya, wakil kira-kira seratus genera telah dikenal pasti di kalangan mereka. Sebahagian daripada mereka bukan sahaja menahan tahap radiasi yang mematikan, malah diri mereka sendiri tertarik kepadanya, seperti tumbuhan kepada cahaya.

Kelangsungan hidup

Sinaran tenaga tinggi berbahaya kepada semua hidupan. Ia mudah merosakkan DNA, menyebabkan mutasi dan ralat dalam kod. Zarah berat mampu memecahkan sebatian kimia seperti bebola meriam, membawa kepada kemunculan radikal aktif, yang serta-merta berinteraksi dengan jiran pertama yang mereka temui. Pengeboman yang cukup kuat boleh menyebabkan radiolisis molekul air dan keseluruhan tindak balas rawak yang membunuh sel. Walaupun begitu, sesetengah makhluk menunjukkan penentangan yang menakjubkan terhadap pengaruh sedemikian.

Organisma bersel tunggal mempunyai struktur yang agak mudah, dan tidak begitu mudah untuk mengganggu metabolisme mereka oleh radikal bebas, dan alat pembaikan protein yang berkuasa dengan cepat membaiki DNA yang rosak. Akibatnya, cendawan mampu menyerap sehingga 17,000 Kelabu tenaga sinaran - banyak pesanan magnitud lebih daripada jumlah yang selamat untuk manusia. Lebih-lebih lagi, sesetengah daripada mereka benar-benar menikmati "hujan" radioaktif seperti itu.

Ngarai Evolusi yang terkenal berhampiran Gunung Carmel di Israel berorientasikan satu cerun ke arah Eropah, satu lagi ke arah Afrika. Perbezaan antara pencahayaan mereka mencapai 800%, dan cerun "Afrika" yang disinari oleh matahari didiami oleh cendawan yang tumbuh lebih baik dengan kehadiran sinaran. Seperti yang terdapat di Chernobyl, ia kelihatan hitam kerana jumlah melanin yang banyak. Pigmen ini mampu memintas zarah bertenaga tinggi dan menghilangkan tenaganya, menjaga sel daripada rosak.

Melarutkan sel kulat sedemikian, di bawah mikroskop, seseorang dapat melihat "hantu"nya - siluet hitam melanin, yang terkumpul dalam lapisan sepusat di dinding sel. Cendawan dari bahagian "Afrika" di ngarai mengandungi tiga kali lebih banyak daripada penduduk cerun "Eropah". Mereka juga kaya dengan banyak mikrob yang tinggal di tanah tinggi, yang dalam keadaan semula jadi menerima sehingga 500-1000 Kelabu setahun. Tetapi walaupun jumlah sinaran yang diserap untuk cendawan yang begitu baik bukanlah apa-apa. Tidak mungkin semua melanin ini dihasilkan untuk perlindungan sahaja.

Kemakmuran

Malah Nelly Zhdanova pada tahun 1991 menunjukkan bahawa cendawan yang dikumpulkan berhampiran loji kuasa nuklear Chernobyl mencapai sumber sinaran dan tumbuh dengan lebih baik di hadapannya. Pada tahun 2007, keputusan ini telah dibangunkan oleh ahli biologi Arturo Casadevala dan Ekaterina Dadachova yang bekerja di Amerika Syarikat. Para saintis telah menunjukkan bahawa di bawah pengaruh sinaran beratus-ratus kali lebih tinggi daripada latar belakang semula jadi, kulat melanisasi hitam (Cladosporium sphaerospermum, Wangiella dermatitidis dan Cryptococcus neoformans) mengasimilasikan karbon daripada medium nutrien tiga kali lebih intensif. Pada masa yang sama, kulat albino mutan, tidak dapat menghasilkan melanin, bertolak ansur dengan radiasi dengan mudah, tetapi berkembang pada kadar biasa.

Perlu dikatakan bahawa melanin boleh hadir dalam sel dalam konfigurasi kimia yang sedikit berbeza. Bentuk utamanya pada manusia ialah eumelanin, ia melindungi kulit daripada sinaran ultraungu dan memberikannya warna coklat-hitam. Warna merah bibir dan puting ditentukan oleh kehadiran pheomelanin. Dan ia adalah pheomelanin yang dihasilkan oleh sel kulat di bawah pengaruh radiasi, walaupun dalam kuantiti sedemikian ia sudah kelihatan hitam sepenuhnya.

Peralihan daripada eu- kepada pheomelanin disertai dengan peningkatan dalam pemindahan elektron daripada NADP kepada ferricyanide - ini adalah salah satu langkah pertama dalam biosintesis glukosa. Tidak menghairankan bahawa, menurut beberapa andaian, kulat tersebut mampu melakukan tindak balas yang serupa dengan fotosintesis, tetapi bukannya cahaya mereka menggunakan tenaga sinaran radioaktif. Keupayaan ini membolehkan mereka untuk terus hidup dan berkembang maju di mana organisma yang lebih kompleks dan cerewet mati.

Sebilangan besar spora kulat yang sangat melanisasi ditemui dalam mendapan Zaman Cretaceous Awal. Pada era itu, banyak haiwan dan tumbuhan telah pupus: "Tempoh ini bertepatan dengan peralihan melalui" sifar magnetik "dan kehilangan sementara" perisai geomagnet "yang melindungi Bumi daripada radiasi," tulis Ekaterina Dadachova. Cendawan radiotropik tidak dapat membantu tetapi mengambil kesempatan daripada keadaan ini. Cepat atau lambat, kami juga akan menggunakan ini.

Lampiran

Penggunaan melanin untuk memanfaatkan tenaga sinaran masih hanya hipotesis. Walau bagaimanapun, penyelidikan berterusan, kerana radiotrof bukanlah sesuatu yang eksotik. Dalam keadaan kekurangan sumber dan sinaran yang mencukupi, beberapa kulat biasa boleh meningkatkan sintesis melanin dan mempamerkan keupayaan untuk "memakan sinaran". Sebagai contoh, C. sphaerospermum dan W. dermatitidis yang disebutkan di atas adalah organisma tanah yang meluas, dan C. neoformans kadangkala menjangkiti manusia, menyebabkan kriptokokus berjangkit.

Cendawan sedemikian tumbuh dengan mudah dalam keadaan makmal, ia mudah dimanipulasi. Dan kerana keupayaan mereka untuk mengisi kawasan yang mempunyai pencemaran yang tinggi, mereka boleh menjadi alat yang mudah untuk pelupusan sisa radioaktif. Hari ini, sampah seperti itu - contohnya, pakaian lama - biasanya ditekan dan digulung untuk penyimpanan sehingga nuklida yang tidak stabil habis secara semula jadi. Ada kemungkinan bahawa cendawan yang boleh hidup pada sinaran tenaga tinggi akan mempercepatkan proses ini pada masa-masa tertentu.

Pada 2016, cendawan melanized yang dikumpulkan berhampiran loji kuasa nuklear Chernobyl dihantar ke angkasa. Walaupun dengan semua perisai diambil kira, paras sinaran biasa di ISS adalah 50 hingga 80 kali lebih tinggi daripada sinaran latar belakang berhampiran permukaan Bumi, memberikan keadaan untuk pertumbuhan sel tersebut. Sampel menghabiskan kira-kira dua minggu di orbit sebelum dikembalikan untuk membolehkan saintis menyiasat bagaimana mikrograviti mempengaruhi mereka. Mungkin suatu hari nanti cendawan perlu hidup seperti ini dari generasi ke generasi.

Tenaga sinaran bintang semakin lemah apabila ia bergerak ke pinggir sistem suria, tetapi sinaran kosmik terdapat di pinggir paling jauh. Secara teorinya, melanin sel kulat boleh digunakan untuk menghasilkan biojisim atau mensintesis molekul kompleks yang diperlukan semasa misi dikendalikan jarak jauh. Berkemungkinan sebagai tambahan kepada rumah hijau yang hijau dan subur di kapal angkasa masa depan, seseorang perlu mengatur satu lagi - yang paling jauh, yang akan ditumbuhi dengan acuan hitam berguna yang boleh menyerap tenaga sinaran.