Černobylio grybai: neįprastas gyvenimas radiacijos sąlygomis

2024 Autorius: Seth Attwood | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-16 16:11

Gyvybė sugeba sutramdyti net mirtiną spinduliuotę ir panaudoti jos energiją naujų būtybių labui.

Priešingai nei daugelis tikėjosi, Černobylio katastrofa aplinkinių miškų nepavertė mirusia branduoline dykuma. Kiekvienas debesis turi sidabrinį pamušalą, o nustačius išskirtinę zoną, antropogeninis spaudimas vietinei gamtai smarkiai sumažėjo. Net ir labiausiai pažeistose vietose augalija greitai atsigavo, šernai, lokiai ir vilkai grįžo į Pripjato slėnį. Gamta atgyja kaip pasakiškas Feniksas, tačiau visur jaučiamas nematomas dusinantis spinduliuotės griebimas.

„Mes vaikščiojome per mišką, dangų nuspalvino nuostabus saulėlydis“, – sako amerikiečių mikrobiologas Christopheris Robinsonas, čia dirbęs 2018 m. – Plačioje proskynoje sutikome arklius, apie keturiasdešimt. Ir visi jie turėjo geltonas akis, kurios sunkiai galėjo atskirti mus, einančius pro šalį. Iš tiesų, gyvūnai masiškai serga katarakta: regėjimas yra ypač jautrus spinduliuotei, o aklumas yra dažnas ilgo gyvenimo išskirtinėje zonoje rezultatas. Vietiniams gyvūnams būdingi vystymosi sutrikimai, dažnai susergama vėžiu. Ir dar pragaištingiau būnant šalia buvusio avarijos epicentro.

Ketvirtasis blokas, kuris sprogo 1986 m., po kelių mėnesių buvo uždengtas apsauginiu sarkofagu, kuriame buvo surinktos kitos radioaktyvios nuolaužos iš aikštelės. Tačiau jau 1991 m., kai mikrobiologė Nelly Zhdanova su kolegomis šiuos likučius ištyrė nuotoliniu būdu valdomais manipuliatoriais, gyvybė pasirodė ir čia. Nustatyta, kad mirtinai pavojingose nuolaužose gyvena klestinčios juodųjų grybų bendruomenės.

Vėlesniais metais tarp jų buvo nustatyta apie šimto genčių atstovų. Kai kurie iš jų ne tik atlaiko mirtiną radiacijos lygį, bet net ir patys juos traukia, kaip augalus šviesa.

Išgyvenimas

Didelės energijos spinduliuotė pavojinga visoms gyvoms būtybėms. Jis lengvai pažeidžia DNR, sukeldamas mutacijų ir klaidų kode. Sunkiosios dalelės gali suskaidyti cheminius junginius, tokius kaip patrankų sviediniai, todėl atsiranda aktyvių radikalų, kurie iš karto sąveikauja su pirmuoju aptiktu kaimynu. Pakankamai intensyvus bombardavimas gali sukelti vandens molekulių radiolizę ir daugybę atsitiktinių reakcijų, kurios žudo ląstelę. Nepaisant to, kai kurios būtybės demonstruoja nuostabų atsparumą tokiai įtakai.

Vienaląsčiai organizmai yra gana paprastos sandaros, o laisvaisiais radikalais ne taip paprasta sutrikdyti jų medžiagų apykaitą, o galingi baltymų atkūrimo įrankiai greitai atstato pažeistą DNR. Dėl to grybai gali sugerti iki 17 000 pilkųjų spinduliuotės energijos – daug kartų daugiau nei saugus žmogui. Be to, kai kurie iš jų tiesiogine prasme mėgaujasi tokiu radioaktyviu „lietumi“.

Prie Karmelio kalno Izraelyje esantis garsusis Evoliucijos kanjonas yra orientuotas vienu šlaitu į Europą, kitu į Afriką. Skirtumas tarp jų apšvietimo siekia 800 proc., o saulės apšvitintame „afrikietiškame“šlaite apsigyvena grybai, kurie geriau auga esant radiacijai. Kaip ir Černobylyje, jie atrodo juodi dėl didelio melanino kiekio. Šis pigmentas gali sulaikyti didelės energijos daleles ir išsklaidyti jų energiją, apsaugodamas ląsteles nuo pažeidimų.

Ištirpinus tokią grybelio ląstelę, pro mikroskopą galima pamatyti jos „vaiduoklį“– juodą melanino siluetą, kuris kaupiasi koncentriniais sluoksniais ląstelės sienelėje. Grybuose iš „afrikietiškos“kanjono pusės jo yra tris kartus daugiau nei „europietiško“šlaito gyventojuose. Juose taip pat gausu daug aukštumose gyvenančių mikrobų, kurių natūraliomis sąlygomis per metus sulaukiama iki 500–1000 pilkųjų. Bet net toks padorus sugertos spinduliuotės kiekis grybams yra niekas. Vargu ar visas šis melaninas gaminamas vien apsaugai.

Gerovė

Net Nelly Ždanova 1991 metais pademonstravo, kad prie Černobylio atominės elektrinės surinkti grybai pasiekia radiacijos šaltinį ir jam esant geriau auga. 2007 m. šiuos rezultatus sukūrė JAV dirbantys biologai Arturo Casadevala ir Jekaterina Dadachova. Mokslininkai įrodė, kad veikiami šimtus kartų didesnės nei natūralų foną spinduliuotės juodieji melanizuoti grybai (Cladosporium sphaerospermum, Wangiella dermatitidis ir Cryptococcus neoformans) tris kartus intensyviau pasisavina anglį iš maistinės terpės. Tuo pačiu metu mutantiniai albinosų grybai, negalintys gaminti melanino, lengvai toleravo spinduliuotę, tačiau augo įprastu greičiu.

Verta pasakyti, kad melaninas ląstelėse gali būti šiek tiek skirtingos cheminės konfigūracijos. Pagrindinė jo forma žmonėms yra eumelaninas, jis saugo odą nuo ultravioletinių spindulių ir suteikia jai rudai juodą spalvą. Raudoną lūpų ir spenelių spalvą lemia feomelanino buvimas. O būtent feomelaniną gamina grybelio ląstelės veikiamos spinduliuotės, nors tokiais kiekiais jis jau atrodo visiškai juodas.

Perėjimą nuo eu- prie feomelanino lydi padidėjęs elektronų perdavimas iš NADP į fericianidą – tai vienas pirmųjų gliukozės biosintezės žingsnių. Nenuostabu, kad, remiantis kai kuriomis prielaidomis, tokie grybai gali atlikti reakcijas, panašias į fotosintezę, tačiau vietoj šviesos naudoja radioaktyviosios spinduliuotės energiją. Šis gebėjimas leidžia jiems išgyventi ir klestėti ten, kur miršta sudėtingesni ir smulkesni organizmai.

Ankstyvojo kreidos periodo telkiniuose randama daug labai melanizuotų grybų sporų. Tuo metu daugelis gyvūnų ir augalų išnyko: „Šis laikotarpis sutampa su perėjimu per„ magnetinį nulį “ir laikinu „geomagnetinio skydo“, saugančio Žemę nuo radiacijos, praradimu“, – rašo Jekaterina Dadachova. Radiotrofiniai grybai negalėjo nepasinaudoti šia situacija. Anksčiau ar vėliau mes tuo taip pat pasinaudosime.

Priedas

Melanino panaudojimas spinduliuotės energijai panaudoti vis dar yra tik hipotezė. Tačiau tyrimai tęsiasi, nes radiotrofas nėra kažkas egzotiško. Trūkstant išteklių ir pakankamai radiacijos, kai kurie įprasti grybai gali sustiprinti melanino sintezę ir parodyti gebėjimą „maitintis spinduliuote“. Pavyzdžiui, anksčiau minėtos C. sphaerospermum ir W. dermatitidis yra plačiai paplitę dirvožemio organizmai, o C. neoformans kartais užkrečia žmones, sukeldami infekcinę kriptokokozę.

Tokie grybai gana lengvai auga laboratorinėmis sąlygomis, jais lengva manipuliuoti. O dėl galimybės apgyvendinti didelio užterštumo zonas, jos gali tapti patogia priemone radioaktyviųjų atliekų šalinimui. Šiandien tokios šiukšlės – pavyzdžiui, seni kombinezonai – dažniausiai presuojamos ir suvyniojamos sandėliavimui, kol nestabilūs nuklidai natūraliai išsenka. Gali būti, kad grybai, galintys išgyventi dėl didelės energijos spinduliuotės, kartais paspartins šį procesą.

2016 metais į kosmosą buvo išsiųsti prie Černobylio atominės elektrinės surinkti melanizuoti grybai. Net ir atsižvelgus į visą ekranavimą, įprastinis radiacijos lygis TKS yra 50–80 kartų didesnis nei foninė spinduliuotė šalia Žemės paviršiaus, o tai sudaro sąlygas tokioms ląstelėms augti. Mėginiai praleido maždaug dvi savaites orbitoje, kol buvo grąžinti, kad mokslininkai galėtų ištirti, kaip juos paveikė mikrogravitacija. Galbūt kada nors grybai turės taip gyventi iš kartos į kartą.

Žvaigždės spinduliuotės energija greitai silpsta, kai ji juda į Saulės sistemos pakraščius, tačiau kosminė spinduliuotė yra atokiausiuose pakraščiuose. Teoriškai grybelinių ląstelių melaninas galėtų būti naudojamas biomasei gaminti arba sudėtingoms molekulėms, kurių prireiktų ilgų nuotolių pilotuojamų misijų metu, sintezuoti. Tikėtina, kad be žalių ir vešlių šiltnamių ant ateities erdvėlaivių teks sutvarkyti dar vieną – patį tolimiausią, kuris bus apaugęs naudingu juodu pelėsiu, galinčiu sugerti spinduliuotės energiją.