Het leven is in staat zelfs dodelijke straling te temmen en zijn energie te gebruiken ten behoeve van nieuwe wezens.
In tegenstelling tot veel verwachtingen, heeft de ramp in Tsjernobyl de omliggende bossen niet veranderd in een dode nucleaire woestijn. Elke wolk heeft een zilveren randje en na het instellen van de uitsluitingszone is de antropogene druk op de lokale natuur sterk afgenomen. Zelfs in de meest beschadigde gebieden herstelde het plantenleven zich snel, wilde zwijnen, beren en wolven keerden terug naar de Pripyat-vallei. De natuur komt tot leven als een fabuleuze Phoenix, maar de onzichtbare verstikkende greep van straling is overal voelbaar.
"We liepen door het bos, de lucht was beschilderd met een prachtige zonsondergang", zegt de Amerikaanse microbioloog Christopher Robinson, die hier in 2018 werkte. - Op een grote open plek kwamen we paarden tegen, rond de veertig. En ze hadden allemaal gele ogen die ons nauwelijks konden onderscheiden toen we langskwamen. ' Dieren lijden inderdaad massaal aan staar: het gezichtsvermogen is bijzonder gevoelig voor straling en blindheid is een veelvoorkomend gevolg van een lang leven in de uitsluitingszone. Ontwikkelingsstoornissen komen vaak voor bij lokale dieren en kanker komt vaak voor. En nog rampzaliger om in de buurt van het voormalige epicentrum van het ongeval te zijn.
Het vierde blok, dat in 1986 explodeerde, werd een paar maanden later bedekt met een beschermende sarcofaag, waar ander radioactief afval van de site werd verzameld. Maar al in 1991, toen microbioloog Nelly Zhdanova en haar collega's deze overblijfselen onderzochten met behulp van op afstand bediende manipulatoren, kwam hier ook het leven naar voren. Het dodelijke puin werd bewoond door bloeiende gemeenschappen van zwarte paddenstoelen. In de daaropvolgende jaren werden onder hen vertegenwoordigers van ongeveer honderd geslachten geïdentificeerd. Sommigen van hen zijn niet alleen bestand tegen het dodelijke stralingsniveau, maar worden er zelfs zelf toe aangetrokken, zoals planten naar het licht.
Overleving
Hoogenergetische straling is gevaarlijk voor alle levende wezens. Het beschadigt gemakkelijk het DNA en veroorzaakt mutaties en fouten in de code. Zware deeltjes zijn in staat chemische verbindingen zoals kanonskogels te breken, wat leidt tot het verschijnen van actieve radicalen, die onmiddellijk in wisselwerking staan met de eerste buurman die langskomt. Een voldoende intens bombardement kan radiolyse van watermoleculen veroorzaken en een hele reeks ongeordende reacties die de cel doden. Desondanks vertonen sommige wezens verbazingwekkende weerstand tegen dergelijke effecten.
Promotie video:
Eencellige organismen zijn relatief eenvoudig en het is niet zo eenvoudig om hun metabolisme door vrije radicalen te verstoren, en krachtige hulpmiddelen voor het herstellen van eiwitten repareren snel beschadigd DNA. Als gevolg hiervan kunnen paddenstoelen tot 17.000 Gray aan stralingsenergie absorberen - vele ordes van grootte veiliger voor mensen.
De beroemde Canyon of Evolution bij de berg Karmel in Israël is georiënteerd met de ene helling richting Europa, de andere richting Afrika. Het verschil tussen hun belichting bereikt 800%, en de "Afrikaanse" helling die door de zon wordt bestraald, wordt bewoond door paddenstoelen die beter groeien in aanwezigheid van straling. Net als die in Tsjernobyl, zien ze er zwart uit vanwege de grote hoeveelheden melanine. Dit pigment is in staat om hoogenergetische deeltjes te onderscheppen en hun energie af te voeren, waardoor cellen niet worden beschadigd.
Als je zo'n schimmelcel oplost, kun je onder een microscoop zijn "geest" zien - een zwart silhouet van melanine, dat zich ophoopt in concentrische lagen in de celwand. Paddestoelen uit de "Afrikaanse" kant van de canyon bevatten drie keer meer dan de bewoners van de "Europese" helling. Ze zijn ook rijk aan veel microben die in de hooglanden leven, die in natuurlijke omstandigheden tot 500-1000 Gray per jaar ontvangen. Maar zelfs zo'n behoorlijke hoeveelheid geabsorbeerde straling voor paddenstoelen is niets. Het is onwaarschijnlijk dat al deze melanine alleen ter bescherming wordt geproduceerd.
Welvaart
In 1991 toonde Nelly Zhdanova aan dat paddestoelen die in de buurt van de kerncentrale van Tsjernobyl zijn verzameld, de stralingsbron bereiken en beter groeien in de aanwezigheid ervan. In 2007 werden deze resultaten met succes ontwikkeld door de biologen Arturo Casadevala en Ekaterina Dadachova die in de VS werken. Wetenschappers hebben aangetoond dat zwart gemelaniseerde schimmels (Cladosporium sphaerospermum, Wangiella dermatitidis en Cryptococcus neoformans) onder invloed van straling honderden keren hoger zijn dan de natuurlijke achtergrond, drie keer intensiever koolstof uit het voedingsmedium opnemen. Tegelijkertijd tolereerden mutante albino-schimmels, die geen melanine konden produceren, straling gemakkelijk, maar groeiden met de gebruikelijke snelheid.
Het is de moeite waard om te zeggen dat melanine in cellen aanwezig kan zijn in enigszins verschillende chemische configuraties. De belangrijkste vorm bij mensen is eumelanine, het beschermt de huid tegen ultraviolette straling en geeft het een bruinzwarte kleur. De rode kleur van de lippen en tepels wordt bepaald door de aanwezigheid van feomelanine. En het is pheomelanine dat onder invloed van straling door schimmelcellen wordt aangemaakt, hoewel het er in zulke hoeveelheden al helemaal zwart uitziet.
De overgang van eu- naar feomelanine gaat gepaard met een toename van de overdracht van elektronen van NADP naar ferricyanide - dit is een van de eerste stappen in de glucosebiosynthese. Het is niet verwonderlijk dat, volgens sommige aannames, dergelijke schimmels reacties kunnen uitvoeren die vergelijkbaar zijn met fotosynthese, maar in plaats van licht gebruiken ze de energie van radioactieve straling. Dit vermogen stelt hen in staat te overleven en te gedijen waar meer complexe en veeleisende organismen sterven.
Grote aantallen sterk gemelaniseerde schimmelsporen worden aangetroffen in de afzettingen van het vroege Krijt. In die tijd stierven veel dieren en planten uit: "Deze periode valt samen met de overgang door de" magnetische nul "en het tijdelijke verlies van het" geomagnetische schild "dat de aarde tegen straling beschermt", schrijft Ekaterina Dadachova. Radiotrofe paddenstoelen konden niet anders dan profiteren van deze situatie. Vroeg of laat zullen we dit ook gebruiken.
toepassing
Het gebruik van melanine om stralingsenergie te gebruiken is nog maar een hypothese. Het onderzoek gaat echter door, het voordeel van de radiotroof kan niet iets exotisch worden genoemd. In omstandigheden van schaarste aan hulpbronnen en voldoende straling, kunnen sommige veel voorkomende schimmels de melaninesynthese versterken en het vermogen vertonen om "zich te voeden met straling". De hiervoor genoemde C. sphaerospermum en W. dermatitidis zijn bijvoorbeeld wijdverspreide bodemorganismen, en C. neoformans infecteren soms mensen, waardoor ze infectieuze cryptokokkose veroorzaken.
Dergelijke paddenstoelen groeien vrij gemakkelijk in laboratoriumomstandigheden, ze zijn niet moeilijk te manipuleren. En omdat ze in staat zijn gebieden met een hoge vervuiling te bevolken, kunnen ze een handig hulpmiddel worden voor de verwijdering van radioactief afval. Tegenwoordig wordt dergelijk afval - bijvoorbeeld oude overalls - meestal geperst en opgerold voor opslag totdat onstabiele nucliden van nature zijn uitgeput. Het is mogelijk dat paddenstoelen die kunnen overleven op hoogenergetische straling dit proces soms versnellen.
In 2016 werden gemelaniseerde paddenstoelen verzameld in de buurt van de kerncentrale van Tsjernobyl de ruimte in gestuurd. Zelfs als alle afscherming in aanmerking wordt genomen, zijn de gebruikelijke stralingsniveaus op het ISS 50 tot 80 keer hoger dan de achtergrondstraling aan het aardoppervlak, wat de voorwaarden biedt voor de groei van dergelijke cellen. De monsters bleven ongeveer twee weken in een baan om de aarde voordat ze werden teruggestuurd, zodat wetenschappers konden onderzoeken hoe microzwaartekracht hen beïnvloedde. Misschien zullen paddenstoelen ooit van generatie op generatie zo moeten leven.
De stralingsenergie van een ster wordt snel zwakker als deze naar de periferie van het zonnestelsel beweegt, maar kosmische straling is aanwezig in de verste buitenwijken. In theorie zou de melanine van schimmelcellen kunnen worden gebruikt om biomassa te produceren of om complexe moleculen te synthetiseren die nodig zouden zijn tijdens bemande missies over lange afstanden. Het is waarschijnlijk dat het ruimteschip van de toekomst, naast groene en weelderige kassen, er nog een zal moeten plaatsen - het verste, dat zal worden overwoekerd met nuttige zwarte schimmel die stralingsenergie kan absorberen.
Roman Fishman
