Tšernobõli seened: anomaalne elu kiirguse all

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

Elu suudab taltsutada isegi surmavat kiirgust ja kasutada selle energiat uute olendite hüvanguks.

Vastupidiselt paljudele ootustele ei muutnud Tšernobõli katastroof ümbritsevaid metsi surnud tuumakõrbeks. Igal pilvel on hõbedane vooder ja pärast keelutsooni kehtestamist langes inimtekkeline surve kohalikule loodusele järsult. Isegi kõige kahjustatud piirkondades taastus taimestik kiiresti, metssead, karud ja hundid pöördusid tagasi Pripjati orgu. Loodus ärkab ellu nagu vapustav Fööniks, kuid kiirguse nähtamatut lämmatavat haaret on tunda kõikjal.

"Kõndisime läbi metsa, taevasse oli maalitud suurepärane päikeseloojang," ütleb Ameerika mikrobioloog Christopher Robinson, kes töötas siin 2018. aastal. - Laial lagendikul kohtasime hobuseid, umbes nelikümmend. Ja neil kõigil olid kollased silmad, mis ei suutnud vaevu vahet teha, kas me möödume." Tõepoolest, loomad kannatavad massiliselt kae käes: nägemine on eriti tundlik kiirguse suhtes ja pimedus on sagedane pika eluea tagajärg keelutsoonis. Arenguhäired on kohalikel loomadel tavalised, sageli esineb vähki. Ja veelgi hukatuslikum olla õnnetuse endise epitsentri lähedal.

1986. aastal plahvatanud neljas plokk kaeti paar kuud hiljem kaitsva sarkofaagiga, kuhu koguti paigalt muud radioaktiivset prahti. Kuid juba 1991. aastal, kui mikrobioloog Nelly Zhdanova ja tema kolleegid kaugjuhitavate manipulaatorite abil neid jääke uurisid, ilmus elu ka siin. Leiti, et surmavat prahti asustasid õitsevad mustaseente kogukonnad.

Järgnevatel aastatel tuvastati nende hulgas umbes saja perekonna esindajaid. Mõned neist mitte ainult ei talu surmavat kiirgustaset, vaid isegi iseennast tõmbavad selle poole nagu taimed valguse poole.

Ellujäämine

Kõrge energiaga kiirgus on ohtlik kõigile elusolenditele. See kahjustab kergesti DNA-d, põhjustades koodis mutatsioone ja vigu. Rasked osakesed on võimelised lõhkuma keemilisi ühendeid, nagu kahurikuulid, põhjustades aktiivsete radikaalide ilmumist, mis interakteeruvad kohe esimese leitud naabriga. Piisavalt intensiivne pommitamine võib põhjustada veemolekulide radiolüüsi ja terve hulga juhuslikke reaktsioone, mis raku tapavad. Sellest hoolimata näitavad mõned olendid sellistele mõjudele hämmastavat vastupanu.

Üherakulised organismid on suhteliselt lihtsa ehitusega ja nende ainevahetust ei ole nii lihtne vabade radikaalidega häirida ning võimsad valguparandusvahendid parandavad kiiresti kahjustatud DNA. Selle tulemusena on seened võimelised neelama kuni 17 000 Grey kiirgusenergiat – see on palju suurusjärke rohkem kui inimesele ohutu kogus. Pealegi naudivad mõned neist sõna otseses mõttes sellist radioaktiivset "vihma".

Iisraelis Carmeli mäe lähedal asuv kuulus Evolution Canyon on orienteeritud ühe kaldega Euroopa, teise Aafrika poole. Nende valgustuse erinevus ulatub 800% -ni ja päikese käes kiiritatud "Aafrika" nõlval elavad seened, mis kasvavad paremini kiirguse juuresolekul. Nagu Tšernobõlis leiduvad, näivad need suure melaniinikoguse tõttu mustad. See pigment on võimeline kinni püüdma suure energiaga osakesi ja hajutama nende energiat, hoides rakke kahjustuste eest.

Sellist seenerakku lahustades on mikroskoobi all näha selle "kummitus" - must melaniini siluett, mis koguneb kontsentriliste kihtidena rakuseinas. Kanjoni "Aafrika" poolelt pärit seened sisaldavad seda kolm korda rohkem kui "Euroopa" nõlva elanikud. Nad on rikkad ka paljude mägismaal elavate mikroobide poolest, mis saavad looduslikes tingimustes kuni 500-1000 halli aastas. Kuid isegi selline korralik kogus neeldunud kiirgust seente jaoks pole midagi. On ebatõenäoline, et kogu see melaniini toodetakse ainult kaitseks.

Heaolu

Isegi Nelly Ždanova demonstreeris 1991. aastal, et Tšernobõli tuumajaama lähedalt kogutud seened jõuavad kiirgusallikani ja kasvavad selle juuresolekul paremini. 2007. aastal töötasid need tulemused välja USA-s töötavad bioloogid Arturo Casadevala ja Ekaterina Dadachova. Teadlased on näidanud, et looduslikust foonist sadu kordi kõrgema kiirguse mõjul omastavad mustad melaniseeritud seened (Cladosporium sphaerospermum, Wangiella dermatitidis ja Cryptococcus neoformans) toitainekeskkonnast süsinikku kolm korda intensiivsemalt. Samal ajal talusid mutantsed albiinoseened, kes ei suutnud melaniini toota, kiirgust kergesti, kuid kasvasid tavapärase kiirusega.

Tasub öelda, et melaniin võib rakkudes esineda veidi erineva keemilise konfiguratsiooniga. Selle peamine vorm inimestel on eumelaniin, see kaitseb nahka ultraviolettkiirguse eest ja annab sellele pruunikasmusta värvuse. Huulte ja nibude punase värvuse määrab feomelaniini olemasolu. Ja just feomelaniini toodavad seenerakud kiirguse mõjul, kuigi sellistes kogustes tundub see juba täiesti must.

Üleminek eu- pheomelaniinile kaasneb elektronide ülekande suurenemisega NADP-lt ferritsüaniidile – see on üks esimesi samme glükoosi biosünteesis. Pole üllatav, et mõnede eelduste kohaselt on sellised seened võimelised läbi viima fotosünteesiga sarnaseid reaktsioone, kuid valguse asemel kasutavad nad radioaktiivse kiirguse energiat. See võime võimaldab neil ellu jääda ja areneda seal, kus surevad keerulisemad ja peenemad organismid.

Varajase kriidiajastu ladestutes leidub suurel hulgal tugevalt melaniseeritud seente eoseid. Sel ajastul surid välja paljud loomad ja taimed: "See periood langeb kokku üleminekuga" magnetilise nulli "ja Maad kiirguse eest kaitsva" geomagnetilise kilbi "ajutise kadumisega," kirjutab Ekaterina Dadachova. Radiotroofsed seened ei saanud seda olukorda ära kasutada. Varem või hiljem hakkame seda ka kasutama.

Lisa

Melaniini kasutamine kiirgusenergia kasutamiseks on endiselt vaid hüpotees. Uuringud aga jätkuvad, kuna radiotroof pole midagi eksootilist. Ressursside puudumise ja piisava kiirguse tingimustes võivad mõned tavalised seened suurendada melaniini sünteesi ja avaldada võimet "toituda kiirgusest". Näiteks eelmainitud C. sphaerospermum ja W. dermatitidis on laialt levinud mullaorganismid ning C. neoformans nakatab mõnikord inimesi, põhjustades nakkuslikku krüptokokoosi.

Sellised seened kasvavad laboritingimustes üsna kergesti, nendega on lihtne manipuleerida. Ja tänu nende võimele asustada kõrge saastatusega piirkondi, võib neist saada mugav vahend radioaktiivsete jäätmete kõrvaldamiseks. Tänapäeval pressitakse ja rullitakse selline prügi – näiteks vanad kombinesoonid – tavaliselt ladustamiseks kokku, kuni ebastabiilsed nukliidid on loomulikult ammendunud. Võimalik, et suure energiaga kiirgusega ellujäävad seened kiirendavad seda protsessi kohati.

2016. aastal saadeti kosmosesse Tšernobõli tuumajaama lähedalt kogutud melaniseeritud seened. Isegi kui kogu varjestust arvesse võtta, on ISS-i tavaline kiirgustase 50–80 korda kõrgem kui Maa pinna lähedal olev taustkiirgus, mis loob tingimused selliste rakkude kasvuks. Proovid veetsid enne tagastamist orbiidil umbes kaks nädalat, et teadlased saaksid uurida, kuidas mikrogravitatsioon neid mõjutas. Võib-olla peavad seened kunagi põlvest põlve nii elama.

Tähe kiirgusenergia nõrgeneb kiiresti Päikesesüsteemi perifeeriasse liikudes, kuid kosmilist kiirgust leidub kõige kaugemates äärealades. Teoreetiliselt saaks seenerakkude melaniini kasutada biomassi tootmiseks või keerukate molekulide sünteesimiseks, mida oleks vaja pikamaa mehitatud missioonidel. Tõenäoliselt tuleb tuleviku kosmoselaevade roheliste ja lopsakate kasvuhoonete kõrval korraldada veel üks - kõige kaugem, mis on vohanud kasuliku musta hallitusega, mis suudab kiirgusenergiat neelata.