قارچ های چرنوبیل: زندگی غیرعادی زیر تابش

2024 نویسنده: Seth Attwood | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-16 16:03

زندگی قادر است حتی تشعشعات کشنده را رام کند و از انرژی آن به نفع موجودات جدید استفاده کند.

بر خلاف بسیاری از انتظارات، فاجعه چرنوبیل جنگل های اطراف را به یک صحرای هسته ای مرده تبدیل نکرد. هر ابر دارای پوشش نقره ای است و پس از ایجاد منطقه محرومیت، فشار انسانی بر طبیعت محلی به شدت کاهش یافت. حتی در مناطق آسیب دیده، حیات گیاهی به سرعت بهبود یافت، گرازهای وحشی، خرس ها و گرگ ها به دره پریپیات بازگشتند. طبیعت مانند یک ققنوس افسانه ای زنده می شود، اما درک خفه کننده نامرئی تابش در همه جا احساس می شود.

کریستوفر رابینسون، میکروبیولوژیست آمریکایی، که در سال 2018 در اینجا کار می کرد، می گوید: "ما در جنگل قدم می زدیم، آسمان با غروب باشکوهی نقاشی شده بود." - در یک پاکسازی وسیع، حدود چهل اسب را دیدیم. و همه آنها چشمان زردی داشتند که به سختی می توانستند بین ما که از آنجا رد می شدیم تشخیص دهند." در واقع، حیوانات به طور انبوه از آب مروارید رنج می برند: بینایی به ویژه به تشعشع حساس است، و نابینایی یک نتیجه رایج از زندگی طولانی در منطقه محرومیت است. اختلالات رشدی در حیوانات محلی شایع است و سرطان اغلب رخ می دهد. و حتی فاجعه بارتر بودن در نزدیکی کانون سابق حادثه.

بلوک چهارم که در سال 1986 منفجر شد، چند ماه بعد توسط یک تابوت محافظ پوشانده شد، جایی که سایر زباله های رادیواکتیو از محل جمع آوری شد. اما در سال 1991، زمانی که میکروبیولوژیست نلی ژدانووا و همکارانش این بقایای باقیمانده را با استفاده از دستکاری های کنترل از راه دور بررسی کردند، زندگی در اینجا نیز نمایان شد. مشخص شد که زباله های مرگبار در جوامع پر رونق قارچ های سیاه زندگی می کنند.

طی سالهای بعد، نمایندگانی از حدود صد جنس در میان آنها شناسایی شدند. برخی از آنها نه تنها در برابر سطح مرگبار تشعشع مقاومت می کنند، بلکه حتی خود نیز به سمت آن کشیده می شوند، مانند گیاهان به نور.

بقا

تشعشعات پرانرژی برای همه موجودات زنده خطرناک است. به راحتی به DNA آسیب می رساند و باعث جهش و خطا در کد می شود. ذرات سنگین قادر به تجزیه ترکیبات شیمیایی مانند گلوله های توپ هستند که منجر به ظهور رادیکال های فعال می شود که بلافاصله با اولین همسایه ای که پیدا می کنند تعامل می کنند. یک بمباران به اندازه کافی شدید می تواند باعث تجزیه رادیویی مولکول های آب و بارش کامل واکنش های تصادفی شود که سلول را می کشد. با وجود این، برخی از موجودات مقاومت شگفت انگیزی در برابر چنین تأثیراتی از خود نشان می دهند.

موجودات تک سلولی ساختار نسبتاً ساده ای دارند و به راحتی نمی توان متابولیسم آنها را توسط رادیکال های آزاد مختل کرد و ابزارهای قدرتمند ترمیم پروتئین به سرعت DNA آسیب دیده را ترمیم می کنند. در نتیجه، قارچ‌ها می‌توانند تا 17000 گری انرژی تشعشعی را جذب کنند که بسیار بیشتر از مقدار بی‌خطر برای انسان است. علاوه بر این، برخی از آنها به معنای واقعی کلمه از چنین "باران" رادیواکتیو لذت می برند.

کانیون معروف تکامل در نزدیکی کوه کارمل در اسرائیل با یک شیب به سمت اروپا و دیگری به سمت آفریقا جهت گیری شده است. تفاوت بین روشنایی آنها به 800٪ می رسد و در شیب "آفریقایی" که توسط خورشید تابش می شود قارچ هایی ساکن هستند که در حضور تابش بهتر رشد می کنند. مانند آنهایی که در چرنوبیل یافت می شوند، به دلیل مقادیر زیاد ملانین سیاه به نظر می رسند. این رنگدانه قادر است ذرات پرانرژی را رهگیری کرده و انرژی آنها را هدر دهد و سلول ها را از آسیب محافظت کند.

با حل کردن چنین سلول قارچی، در زیر میکروسکوپ، می توان "شبح" آن را مشاهده کرد - یک شبح سیاه از ملانین، که در لایه های متحدالمرکز در دیواره سلولی تجمع می یابد. قارچ های سمت "آفریقایی" دره، سه برابر بیشتر از ساکنان شیب "اروپایی" آن را در خود دارند. آنها همچنین سرشار از میکروب های زیادی هستند که در ارتفاعات زندگی می کنند، که در شرایط طبیعی تا 500-1000 گری در سال دریافت می کنند. اما حتی چنین مقدار مناسبی از تابش جذب شده برای قارچ ها چیزی نیست.بعید است که تمام این ملانین تنها برای محافظت تولید شود.

رفاه

حتی نلی ژدانوا در سال 1991 نشان داد که قارچ های جمع آوری شده در نزدیکی نیروگاه هسته ای چرنوبیل به منبع تشعشع می رسد و در حضور آن بهتر رشد می کند. در سال 2007، این نتایج توسط زیست شناسانی به نام Arturo Casadevala و Ekaterina Dadachova که در ایالات متحده کار می کردند، ایجاد شد. دانشمندان نشان داده‌اند که تحت تأثیر تشعشعات صدها برابر بیشتر از پس‌زمینه طبیعی، قارچ‌های ملانیزه سیاه (Cladosporium sphaerospermum، Wangiella dermatitidis و Cryptococcus neoformans) کربن را از محیط غذایی سه برابر بیشتر جذب می‌کنند. در همان زمان، قارچ های آلبینو جهش یافته، که قادر به تولید ملانین نبودند، تشعشعات را به راحتی تحمل کردند، اما با سرعت معمول رشد کردند.

شایان ذکر است که ملانین می تواند در ترکیبات شیمیایی کمی متفاوت در سلول ها وجود داشته باشد. شکل اصلی آن در انسان یوملانین است، از پوست در برابر اشعه ماوراء بنفش محافظت می کند و رنگ قهوه ای مایل به سیاه به آن می دهد. رنگ قرمز لب ها و نوک سینه ها با وجود فئوملانین مشخص می شود. و این فئوملانین است که توسط سلول های قارچی تحت تأثیر تابش تولید می شود ، اگرچه در چنین مقادیری قبلاً کاملاً سیاه به نظر می رسد.

انتقال از eu- به pheomelanin با افزایش انتقال الکترون ها از NADP به fericyanide همراه است - این یکی از اولین مراحل در بیوسنتز گلوکز است. جای تعجب نیست که طبق برخی فرضیات، چنین قارچ هایی قادر به انجام واکنش هایی مشابه فتوسنتز هستند، اما به جای نور از انرژی تشعشعات رادیواکتیو استفاده می کنند. این توانایی به آنها اجازه می دهد تا در جایی که موجودات پیچیده تر و پیچیده تر می میرند، زنده بمانند و رشد کنند.

تعداد زیادی اسپور قارچی به شدت ملانیزه در رسوبات دوره کرتاسه اولیه یافت می شود. در آن دوران، بسیاری از حیوانات و گیاهان منقرض شدند: "این دوره مصادف با انتقال از "صفر مغناطیسی" و از بین رفتن موقت" سپر ژئومغناطیسی " است که از زمین در برابر تشعشعات محافظت می کند." قارچ های رادیوتروفیک نمی توانستند از این موقعیت استفاده نکنند. دیر یا زود، ما نیز از این استفاده خواهیم کرد.

ضمیمه

استفاده از ملانین برای استفاده از انرژی تشعشع هنوز فقط یک فرضیه است. با این حال، تحقیقات همچنان ادامه دارد، زیرا رادیوتروف چیزی عجیب و غریب نیست. در شرایط کمبود منابع و تشعشع کافی، برخی از قارچ‌های رایج می‌توانند سنتز ملانین را تقویت کرده و توانایی "تغذیه از تابش" را از خود نشان دهند. به عنوان مثال، C. sphaerospermum و W. dermatitidis فوق الذکر موجودات زنده خاکی هستند و C. neoformans گاهی اوقات انسان را آلوده می کند و باعث کریپتوکوکوز عفونی می شود.

چنین قارچ هایی به راحتی در شرایط آزمایشگاهی رشد می کنند، آنها به راحتی قابل دستکاری هستند. و به دلیل توانایی آنها در پر کردن مناطق با آلودگی بالا، می توانند به ابزاری مناسب برای دفع زباله های رادیواکتیو تبدیل شوند. امروزه، چنین زباله هایی - به عنوان مثال، لباس های قدیمی - معمولاً فشار داده می شوند و برای ذخیره سازی تا زمانی که هسته های ناپایدار به طور طبیعی تخلیه شوند، رول می شوند. ممکن است قارچ هایی که می توانند با پرتوهای پرانرژی زنده بمانند، گاهی این روند را تسریع کنند.

در سال 2016، قارچ های ملانیزه شده جمع آوری شده در نزدیکی نیروگاه هسته ای چرنوبیل به فضا فرستاده شد. حتی با در نظر گرفتن تمام محافظ‌ها، سطوح معمول تشعشع در ایستگاه فضایی بین‌المللی 50 تا 80 برابر بیشتر از تشعشعات پس‌زمینه در نزدیکی سطح زمین است و شرایط را برای رشد چنین سلول‌هایی فراهم می‌کند. نمونه‌ها قبل از بازگرداندن حدود دو هفته در مدار گذراندند تا دانشمندان بتوانند چگونگی تأثیر ریزگرانش را بررسی کنند. شاید روزی قارچ ها مجبور شوند نسل به نسل اینگونه زندگی کنند.

انرژی تشعشعی یک ستاره با حرکت به سمت حاشیه منظومه شمسی به سرعت ضعیف می شود، اما تابش کیهانی در دورترین حومه ها وجود دارد. در تئوری، ملانین سلول‌های قارچی می‌تواند برای تولید زیست توده یا سنتز مولکول‌های پیچیده‌ای که در طول ماموریت‌های سرنشین دار در مسافت طولانی مورد نیاز است، استفاده شود.این احتمال وجود دارد که علاوه بر گلخانه های سبز و سرسبز در فضاپیمای آینده، فرد مجبور شود دیگری را ترتیب دهد - دوردست ترین، که با قالب سیاه مفیدی که می تواند انرژی تشعشع را جذب کند، بیش از حد رشد می کند.