Život je sposoban ukrotiti čak i smrtonosno zračenje i koristiti svoju energiju za dobrobit novih stvorenja.
Suprotno mnogim očekivanjima, černobilska katastrofa nije okolne šume pretvorila u mrtvu nuklearnu pustinju. Svaki oblak ima srebrnu oblogu, a nakon uspostavljanja zone isključenja, antropogeni pritisak na lokalnu prirodu naglo je opao. Čak se i na najnepoguranijim područjima biljni život brzo oporavio, divlje svinje, medvjedi i vukovi vratili su se u dolinu Pripjata. Priroda oživljava poput bajkovitog Feniksa, ali nevidljivi zadah zračenja osjeti se posvuda.
„Šetali smo šumom, nebo je bilo obojeno veličanstvenim zalaskom sunca“, kaže američki mikrobiolog Christopher Robinson, koji je ovdje radio u 2018. godini. - Na širokom čistini sreli smo konje, četrdesetak. I svi su imali žute oči koje su nas teško razlikovale dok smo prolazili. Doista, životinje trpe od katarakte masovno: vid je posebno osjetljiv na zračenje, a sljepoća je uobičajeni rezultat dugog života u zoni isključenja. Poremećaji u razvoju uobičajeni su kod lokalnih životinja, a rak se često javlja. A još pogubnije je biti u blizini nekadašnjeg epicentra nesreće.
Četvrti blok, koji je eksplodirao 1986., nekoliko mjeseci kasnije bio je prekriven zaštitnim sarkofagom, gdje su sakupljeni drugi radioaktivni ostaci s nalazišta. Ali već 1991. godine, kada su mikrobiologinja Nelly Zhdanova i njezine kolege pregledali te ostatke pomoću daljinski upravljanih manipulatora, ovdje se pojavio i život. Otkriveno je da su smrtonosne krhotine naseljene naprednim zajednicama crnih gljiva. Tijekom sljedećih godina među njima je identificirano stotinjak rodova. Neki od njih ne samo da podnose smrtonosnu razinu zračenja, već ih i sami privlače, poput biljaka na svjetlost.
Opstanak
Visokoenergetsko zračenje opasno je za sva živa bića. Lako oštećuje DNK, uzrokujući mutacije i pogreške u kodu. Teške čestice mogu razgraditi kemijske spojeve poput topovskih kuglica, što dovodi do pojave aktivnih radikala koji odmah stupaju u interakciju s prvim susjedom kojeg pronađu. Dovoljno intenzivno bombardiranje može izazvati radiolizu molekula vode i čitav tuš neurednih reakcija koje ubijaju stanicu. Unatoč tome, neka bića pokazuju nevjerojatnu otpornost na takve učinke.
Promotivni video:
Jednoćelijski organizmi su relativno jednostavni, a nije tako lako ometati njihov metabolizam slobodnim radikalima, a moćni alati za popravak proteina brzo popravljaju oštećenu DNK. Kao rezultat toga, gljive su sposobne apsorbirati do 17.000 Siva energije zračenja - što je za mnoge veličine sigurnije za ljude.
Čuveni kanjon evolucije u blizini brda Karmela u Izraelu orijentiran je jednim nagibom prema Europi, a drugim prema Africi. Razlika između njihovog osvjetljenja doseže 800%, a "afričku" padinu ozračenu suncem naseljavaju gljive koje bolje rastu u prisustvu zračenja. Kao i oni koji su pronađeni u Černobilu, oni izgledaju crno zbog velike količine melanina. Ovaj pigment može presresti visokoenergetske čestice i raspršiti njihovu energiju, čuvajući stanice od oštećenja.
Rastvarajući takvu gljivičnu stanicu, pod mikroskopom se može vidjeti njezin "duh" - crna silueta melanina, koja se akumulira u koncentričnim slojevima u staničnoj stijenci. Gljive s "afričke" strane kanjona sadrže ga tri puta više nego stanovnici "europske" padine. Oni su također bogati mnogim mikrobovima koji žive u visoravnima, koji u prirodnim uvjetima dobivaju i do 500-1000 siva godišnje. Ali čak ni tako pristojna količina apsorbiranog zračenja za gljive nije ništa. Malo je vjerojatno da se sav taj melanin proizvodi samo radi zaštite.
Prosperitet
Čak je i Nelly Zhdanova 1991. godine pokazala da gljive sakupljene u blizini nuklearne elektrane u Černobilu dopiru do izvora zračenja i bolje rastu u njenoj prisutnosti. Te su rezultate 2007. godine razvili biolozi Arturo Casadevala i Ekaterina Dadachova koji rade u SAD-u. Znanstvenici su pokazali da pod utjecajem zračenja stotinama puta većim od prirodne pozadine, crne melanizirane gljivice (Cladosporium sphaerospermum, Wangiella dermatitidis i Cryptococcus neoformans) tri puta intenzivnije apsorbiraju ugljik iz hranjivog medija. Istodobno, mutirane albino gljive, nesposobne proizvesti melanin, lako su tolerirale zračenje, ali rasle su uobičajenom brzinom.
Vrijedno je reći da melanin može biti prisutan u stanicama u nešto drugačijim kemijskim konfiguracijama. Njegov glavni oblik u ljudima je eumelanin, on štiti kožu od ultraljubičastoga zračenja i daje joj smeđe-crnu boju. Crvena boja usana i bradavica određena je prisutnošću feomelanina. A to je feomelanin koji proizvode gljivične stanice pod utjecajem zračenja, iako u takvim količinama već izgleda potpuno crno.
Prijelaz s eu- na fomelanin prati porast prijenosa elektrona iz NADP-a u ferricianide - ovo je jedan od prvih koraka u biosintezi glukoze. Nije iznenađujuće da su, prema nekim pretpostavkama, takve gljive sposobne izvesti reakcije slične fotosintezi, ali umjesto svjetlosti koriste energiju radioaktivnog zračenja. Ova sposobnost omogućuje im da opstanu i napreduju tamo gdje umiru složeniji i brzi organizmi.
U naslagama rane krede nalazi se veliki broj visoko mehaniziranih gljivičnih spora. U tom su razdoblju mnoge životinje i biljke izumrle: "Ovo se razdoblje podudara s prijelazom kroz" magnetsku nulu "i privremenim gubitkom" geomagnetskog štita "koji štiti Zemlju od zračenja", piše Ekaterina Dadachova. Radiotrofne gljive nisu mogle ne iskoristiti ovu situaciju. Prije ili kasnije ovo ćemo također iskoristiti.
primjena
Upotreba melanina za iskorištavanje energije zračenja još uvijek je samo hipoteza. Međutim, istraživanja se nastavljaju, dobrobit radiotrofa ne može se nazvati nečim egzotičnim. U uvjetima oskudnih resursa i dovoljno zračenja, neke uobičajene gljivice mogu poboljšati sintezu melanina i pokazati sposobnost "hranjenja zračenjem". Primjerice, spomenuti C. sphaerospermum i W. dermatitidis su široko rasprostranjeni organizmi u tlu, a C. neoformans ponekad inficiraju ljude, uzrokujući zaraznu kriptokokozu.
Takve gljive prilično lako rastu u laboratorijskim uvjetima, nije ih teško manipulirati. A zbog svoje sposobnosti da naseljavaju područja s visokom zagađenošću, oni mogu postati prikladan alat za odlaganje radioaktivnog otpada. Danas se takvo smeće - na primjer, stari kombinezon - obično preša i namotava za skladištenje dok se nestabilni nuklidi prirodno ne potroše. Moguće je da će gljive koje mogu preživjeti na visokoenergetskom zračenju ponekad ubrzati taj proces.
U 2016., melanizirane gljive sakupljene u blizini nuklearne elektrane Černobil poslane su u svemir. Čak i ako se uzmu u obzir oklopi, uobičajene razine zračenja na ISS-u su 50 do 80 puta veće od pozadinskog zračenja na Zemljinoj površini, što osigurava uvjete za rast takvih stanica. Uzorci su proveli oko dva tjedna u orbiti prije nego što su vraćeni kako bi omogućili znanstvenicima da istraže kako mikrogravitacija utječe na njih. Možda će jednog dana gljive morati ovako živjeti iz generacije u generaciju.
Energija zračenja neke zvijezde brzo slabi kako se kreće prema periferiji Sunčevog sustava, ali kozmičko je zračenje prisutno u najudaljenijim rubnim dijelovima. Teoretski, melanin gljivičnih stanica mogao bi se koristiti za proizvodnju biomase ili za sintezu složenih molekula koje bi bile potrebne tijekom misija zaduženih za daljinu. Vjerojatno je da će, osim zelenih i bujnih staklenika, svemirski brod budućnosti morati urediti još jedan - onaj najudaljeniji, koji će biti obrastao korisnim crnim plijesnima koji mogu apsorbirati energiju zračenja.
Roman Fishman