Černobiļas sēnes: anomāla dzīve starojuma ietekmē

2024 Autors: Seth Attwood | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-16 16:11

Dzīve spēj pieradināt pat nāvējošu starojumu un izmantot savu enerģiju jaunu radījumu labā.

Pretēji daudzajām cerībām, Černobiļas katastrofa apkārtējos mežus nepārvērsa par mirušu kodoltuksnesi. Katram mākonim ir sudraba odere, un pēc aizlieguma zonas izveidošanas antropogēnais spiediens uz vietējo dabu strauji kritās. Pat visvairāk bojātajās vietās augu dzīvība ātri atjaunojās, mežacūkas, lāči un vilki atgriezās Pripjatas ielejā. Daba atdzīvojas kā pasakains Fēnikss, bet neredzamā, smacējošā starojuma tvēriena ir jūtama visur.

“Mēs gājām pa mežu, debesis bija krāsotas ar brīnišķīgu saulrietu,” stāsta amerikāņu mikrobiologs Kristofers Robinsons, kurš šeit strādāja 2018. gadā. – Plašā izcirtumā satikām zirgus, ap četrdesmit. Un viņiem visiem bija dzeltenas acis, kas gandrīz nevarēja atšķirt mūs, kas ejam garām. Patiešām, dzīvnieki masveidā cieš no kataraktas: redze ir īpaši jutīga pret starojumu, un aklums ir bieži sastopams ilgstošas dzīves izslēgšanas zonā rezultāts. Attīstības traucējumi ir izplatīti vietējiem dzīvniekiem, un bieži rodas vēzis. Un vēl postošāk būt netālu no bijušā avārijas epicentra.

Ceturto bloku, kas eksplodēja 1986. gadā, dažus mēnešus vēlāk pārklāja aizsargsarkofāgs, kur tika savākti citi radioaktīvie atkritumi no vietas. Bet jau 1991. gadā, kad mikrobioloģe Nellija Ždanova ar kolēģiem šīs paliekas izmeklēja, izmantojot attālināti vadāmus manipulatorus, arī šeit parādījās dzīvība. Tika konstatēts, ka nāvējošos gružus apdzīvo plaukstošas melno sēņu kopienas.

Turpmākajos gados viņu vidū tika identificēti aptuveni simts ģinšu pārstāvji. Daži no tiem ne tikai iztur nāvējošo starojuma līmeni, bet pat paši sevi pievelk tas, piemēram, augus pret gaismu.

Izdzīvošana

Augstas enerģijas starojums ir bīstams visām dzīvajām būtnēm. Tas viegli bojā DNS, izraisot mutācijas un kļūdas kodā. Smagās daļiņas spēj sadalīt ķīmiskos savienojumus, piemēram, lielgabala lodes, izraisot aktīvu radikāļu parādīšanos, kas nekavējoties mijiedarbojas ar pirmo atrasto kaimiņu. Pietiekami intensīva bombardēšana var izraisīt ūdens molekulu radiolīzi un veselu nejaušu reakciju dušu, kas nogalina šūnu. Neskatoties uz to, daži radījumi izrāda pārsteidzošu izturību pret šādu ietekmi.

Vienšūnu organismiem ir salīdzinoši vienkārša uzbūve, un to vielmaiņu nav tik viegli izjaukt ar brīvajiem radikāļiem, un spēcīgi proteīnu labošanas rīki ātri salabo bojāto DNS. Rezultātā sēnes spēj absorbēt līdz pat 17 000 pelēko starojuma enerģijas, kas ir par daudzām kārtām vairāk nekā cilvēkam drošs daudzums. Turklāt daži no viņiem burtiski izbauda šādu radioaktīvu "lietus".

Slavenais Evolūcijas kanjons netālu no Karmela kalna Izraēlā ir orientēts ar vienu nogāzi uz Eiropu, otru uz Āfriku. To apgaismojuma atšķirība sasniedz 800%, un saules apstarotajā "āfrikas" nogāzē apdzīvo sēnes, kas labāk aug starojuma klātbūtnē. Tāpat kā Černobiļā atrastie, tie šķiet melni lielā melanīna daudzuma dēļ. Šis pigments spēj pārtvert augstas enerģijas daļiņas un izkliedēt to enerģiju, pasargājot šūnas no bojājumiem.

Izšķīdinot šādu sēnīšu šūnu, zem mikroskopa var redzēt tās "spoku" - melanīna siluetu, kas uzkrājas koncentriskos slāņos šūnas sieniņā. Sēnēs no kanjona "Āfrikas" puses tās satur trīs reizes vairāk nekā "Eiropas" nogāzes iemītniekiem. Tie ir arī bagāti ar daudziem augstienēs mītošiem mikrobiem, kas dabiskos apstākļos saņem līdz 500-1000 Grey gadā. Bet pat tik pieklājīgs absorbētā starojuma daudzums sēnēm nav nekas. Maz ticams, ka viss šis melanīns tiek ražots tikai aizsardzībai.

Labklājība

Pat Nellija Ždanova 1991. gadā demonstrēja, ka netālu no Černobiļas atomelektrostacijas savāktās sēnes sasniedz radiācijas avotu un tā klātbūtnē aug labāk. 2007. gadā šos rezultātus izstrādāja ASV strādājošie biologi Arturo Kasadevala un Jekaterina Dadačova. Zinātnieki ir pierādījuši, ka simtiem reižu par dabisko fonu augstāka starojuma ietekmē melnās melanizētās sēnes (Cladosporium sphaerospermum, Wangiella dermatitidis un Cryptococcus neoformans) trīs reizes intensīvāk asimilē oglekli no barības vides. Tajā pašā laikā mutācijas albīnu sēnes, kas nespēja ražot melanīnu, viegli panesa starojumu, bet auga parastajā ātrumā.

Ir vērts teikt, ka melanīns var būt šūnās nedaudz atšķirīgā ķīmiskā konfigurācijā. Tā galvenā forma cilvēkiem ir eumelanīns, tas aizsargā ādu no ultravioletā starojuma un piešķir tai brūni melnu krāsu. Lūpu un sprauslu sarkano krāsu nosaka feomelanīna klātbūtne. Un tieši feomelanīnu radiācijas ietekmē ražo sēnīšu šūnas, lai gan tādos daudzumos tas jau izskatās pilnīgi melns.

Pāreju no eu- uz feomelanīnu pavada elektronu pārnešanas palielināšanās no NADP uz fericianīdu - tas ir viens no pirmajiem glikozes biosintēzes soļiem. Nav pārsteidzoši, ka saskaņā ar dažiem pieņēmumiem šādas sēnītes spēj veikt fotosintēzei līdzīgas reakcijas, bet gaismas vietā tās izmanto radioaktīvā starojuma enerģiju. Šī spēja ļauj viņiem izdzīvot un attīstīties tur, kur mirst sarežģītāki un smalkāki organismi.

Agrā krīta perioda atradnēs ir sastopams liels skaits ļoti melanizētu sēņu sporu. Tajā laikmetā izmira daudzi dzīvnieki un augi: "Šis periods sakrīt ar pāreju caur" magnētisko nulli "un īslaicīgu "ģeomagnētiskā vairoga", kas aizsargā Zemi no radiācijas, zaudēšanu," raksta Jekaterina Dadačova. Radiotrofās sēnes nevarēja neizmantot šo situāciju. Agri vai vēlu mēs arī to izmantosim.

Pielikums

Melanīna izmantošana starojuma enerģijas izmantošanai joprojām ir tikai hipotēze. Tomēr pētījumi turpinās, jo radiotrofs nav nekas eksotisks. Resursu trūkuma un pietiekama starojuma apstākļos dažas izplatītas sēnes var uzlabot melanīna sintēzi un izrādīt spēju “baroties no starojuma”. Piemēram, iepriekš minētie C. sphaerospermum un W. dermatitidis ir plaši izplatīti augsnes organismi, un C. neoformans dažkārt inficē cilvēkus, izraisot infekciozu kriptokokozi.

Šādas sēnes diezgan viegli aug laboratorijas apstākļos, ar tām ir viegli manipulēt. Un, ņemot vērā to spēju apdzīvot teritorijas ar augstu piesārņojumu, tie var kļūt par ērtu radioaktīvo atkritumu apglabāšanas līdzekli. Mūsdienās šādus atkritumus - piemēram, vecus kombinezonus - parasti presē un sarullē uzglabāšanai, līdz nestabilie nuklīdi dabiski izsīkst. Iespējams, ka sēnes, kas spēj izdzīvot ar lielas enerģijas starojumu, dažkārt paātrinās šo procesu.

2016. gadā kosmosā tika nosūtītas melanizētās sēnes, kas savāktas netālu no Černobiļas atomelektrostacijas. Pat ņemot vērā visus ekranējumus, parastie radiācijas līmeņi uz SKS ir 50 līdz 80 reizes augstāki nekā fona starojums netālu no Zemes virsmas, nodrošinot apstākļus šādu šūnu augšanai. Paraugi pavadīja orbītā apmēram divas nedēļas, pirms tika atgriezti, lai zinātnieki varētu izpētīt, kā mikrogravitācija tos ietekmēja. Varbūt kādreiz sēnēm tā būs jādzīvo no paaudzes paaudzē.

Zvaigznes starojuma enerģija strauji vājinās, tai virzoties uz Saules sistēmas perifēriju, bet kosmiskais starojums atrodas visattālākajās nomalēs. Teorētiski sēnīšu šūnu melanīnu varētu izmantot, lai ražotu biomasu vai sintezētu sarežģītas molekulas, kas būtu nepieciešamas tālsatiksmes pilotētu misiju laikā. Visticamāk, ka līdzās zaļajām un sulīgajām siltumnīcām uz nākotnes kosmosa kuģa nāksies iekārtot vēl vienu - vistālāko, kas apaugs ar noderīgu melno pelējumu, kas spēj absorbēt starojuma enerģiju.