Τον Μάιο του 1997, η Νέλι Ζντάνοβα μπήκε σε ένα από τα πιο ραδιενεργά μέρη της Γης, τα εγκαταλελειμμένα ερείπια του πυρηνικού σταθμού του Τσερνόμπιλ που εξερράγη το 1986, και πραγματοποίησε μία συγκλονιστική ανακάλυψη.

Σε όλη την οροφή, τους τοίχους και μέσα στους μεταλλικούς αγωγούς που προστατεύουν τα ηλεκτρικά καλώδια, υπήρχε μία μαύρη μούχλα σε ένα μέρος που κάποτε θεωρούνταν επικίνδυνο για τη ζωή.

 


Ακόμα και σήμερα υπάρχουν σημεία όπου υπάρχουν μεγάλα επίπεδα ακτινοβολίας λόγω των υλικών που εκτοξεύτηκαν από τον αντιδραστήρα όταν εξερράγη.

«Όπως τα φυτά που τείνουν προς το φως του ήλιου, η έρευνα της Zhdanova έδειξε ότι οι μυκητιακές υφές της μαύρης μούχλας φαινόταν να έλκονται από την ιονίζουσα ακτινοβολία» σύμφωνα με το BBC.

Αυτή η μούχλα – που σχηματίστηκε από διάφορους μύκητες – φαινόταν να κάνει κάτι αξιοσημείωτο. Δεν είχε απλώς εγκατασταθεί εκεί, επειδή οι εργαζόμενοι στο εργοστάσιο είχαν φύγει.

Αντίθετα, η Ζντάνοβα είχε διαπιστώσει σε προηγούμενες έρευνες του εδάφους γύρω από το Τσερνομπίλ ότι οι μύκητες στην πραγματικότητα αναπτύσσονταν προς τα ραδιενεργά σωματίδια που είχαν σκορπιστεί στην περιοχή.

 

 

 

Είχαν φτάσει στην αρχική πηγή της ακτινοβολίας, τα δωμάτια μέσα στο κτίριο του αντιδραστήρα που είχε εκραγεί.

Η ανακάλυψή της προσφέρει ελπίδα για τον καθαρισμό ραδιενεργών τοποθεσιών και ακόμη και τρόπους προστασίας των αστροναυτών από την επιβλαβή ακτινοβολία κατά τη διάρκεια των ταξιδιών τους στο διάστημα.

Η έκρηξη της 26ης Απριλίου

Έντεκα χρόνια πριν από την επίσκεψη της Zhdanova, μια καθιερωμένη δοκιμή ασφάλειας του αντιδραστήρα τέσσερα στο πυρηνικό εργοστάσιο του Τσερνομπίλ είχε μετατραπεί γρήγορα στο χειρότερο πυρηνικό ατύχημα στον κόσμο.

Μια σειρά λαθών τόσο στο σχεδιασμό του αντιδραστήρα όσο και στη λειτουργία του οδήγησαν σε μια τεράστια έκρηξη τις πρώτες πρωινές ώρες της 26ης Απριλίου 1986.

Το αποτέλεσμα ήταν μια μοναδική, μαζική απελευθέρωση ραδιονουκλεϊδίων. Το ραδιενεργό ιώδιο αποτέλεσε την κύρια αιτία θανάτου τις πρώτες ημέρες και εβδομάδες και, αργότερα, του καρκίνου.

Σε μια προσπάθεια να περιοριστεί ο κίνδυνος ραδιενεργού δηλητηρίασης και μακροπρόθεσμων επιπλοκών στην υγεία, δημιουργήθηκε μια ζώνη αποκλεισμού 30 χλμ. – γνωστή και ως «ζώνη αποξένωσης» – για να κρατήσει τους ανθρώπους μακριά από τα χειρότερα ραδιενεργά υπολείμματα του αντιδραστήρα τέσσερα.

Πώς αναπτύχθηκε ο μαύρος μύκητας

Την ώρα που οι άνθρωποι πήραν τις αποστάσεις τους, η μαύρη μούχλα της Ζντάνοβα αναπτυσσόταν στην περιοχή.

Όπως τα φυτά που τείνουν προς το φως του ήλιου, η έρευνα της Ζντάνοβα έδειξε ότι οι μυκητιακές υφές της μαύρης μούχλας φαινόταν να έλκονται από την ιονίζουσα ακτινοβολία.

Ωστόσο, ο «ραδιοτροπισμός», όπως τον ονόμασε η Ζντάνοβα, ήταν ένα παράδοξο: η ιονίζουσα ακτινοβολία είναι γενικά πολύ πιο ισχυρή από το φως του ήλιου, ένα μπαράζ ραδιενεργών σωματιδίων, που διαλύει το DNA και τις πρωτεΐνες, όπως οι σφαίρες διαπερνούν το σώμα. Μπορεί να προκαλέσει επιβλαβείς μεταλλάξεις, να καταστρέψει κύτταρα και να σκοτώσει οργανισμούς.

Μαζί με τους φαινομενικά ραδιοτροπικούς μύκητες, οι έρευνες της Zhdanova εντόπισαν 36 άλλα είδη συνηθισμένων, αλλά μακρινά συγγενικών, μυκήτων που αναπτύσσονται γύρω από το Τσερνομπίλ.

Κατά τις επόμενες δύο δεκαετίες, το πρωτοποριακό έργο της σχετικά με τους ραδιοτροπικούς μύκητες που εντόπισε θα ξεπερνούσε τα όρια της Ουκρανίας.

Θα συνέβαλε στη γνώση ενός δυνητικά νέου θεμέλιου της ζωής στη Γη – ενός θεμέλιου που ευδοκιμεί με την ακτινοβολία και όχι με το φως του ήλιου.

Και θα οδηγούσε τους επιστήμονες της NASA να εξετάσουν το ενδεχόμενο να περιβάλλουν τους αστροναύτες τους με τοίχους από μύκητες για μια ανθεκτική μορφή υποστήριξης της ζωής.

Η σημασία της μελανίνης

Στο επίκεντρο αυτής της ιστορίας βρίσκεται μια χρωστική ουσία που βρίσκεται ευρέως στη ζωή στη Γη: η μελανίνη. Αυτό το μόριο, το οποίο μπορεί να κυμαίνεται από μαύρο έως κοκκινωπό καφέ, είναι αυτό που οδηγεί σε διαφορετικά χρώματα δέρματος και μαλλιών στους ανθρώπους.

Ταυτόχρονα, όμως είναι και ο λόγος για τον οποίο τα διάφορα είδη μούχλας που αναπτύσσονται στο Τσερνομπίλ ήταν μαύρα. Και αυτό γιατί τα κυτταρικά τους τοιχώματα ήταν γεμάτα με μελανίνη.

Ακριβώς όπως το πιο σκούρο δέρμα προστατεύει τα κύτταρά μας από την υπεριώδη ακτινοβολία (UV), η Zhdanova υποψιάστηκε ότι η μελανίνη αυτών των μυκήτων λειτουργούσε ως ασπίδα προστασίας από την ιονίζουσα ακτινοβολία.

«Ακριβώς όπως αυτά τα μαύρα μύκητα αποίκισαν έναν εγκαταλελειμμένο κόσμο στο Τσερνομπίλ, ίσως θα μπορούσαν μια μέρα να προστατεύσουν τα πρώτα μας βήματα σε νέους κόσμους αλλού στο Ηλιακό Σύστημα».

Δεν ήταν μόνο οι μύκητες που αξιοποιούσαν τις προστατευτικές ιδιότητες της μελανίνης. Στις λίμνες γύρω από το Τσερνομπίλ, οι βάτραχοι με υψηλότερες συγκεντρώσεις μελανίνης στα κύτταρά τους, και επομένως πιο σκούρο χρώμα, ήταν πιο ικανοί να επιβιώσουν και να αναπαραχθούν, μετατρέποντας σιγά-σιγά τον τοπικό πληθυσμό που ζούσε εκεί σε μαύρο.

Στον πόλεμο, μια ασπίδα μπορεί να προστατεύσει έναν στρατιώτη από ένα βέλος, εκτρέποντας το βλήμα μακριά από το σώμα του. Ωστόσο, η μελανίνη δεν λειτουργεί έτσι. Δεν είναι μια σκληρή ή λεία επιφάνεια.

Η ακτινοβολία – είτε πρόκειται για υπεριώδη ακτινοβολία είτε για ραδιενεργά σωματίδια – απορροφάται από την αταξία της δομής της, και η ενέργειά της διαχέεται αντί να εκτρέπεται. Η μελανίνη είναι ένα αντιοξειδωτικό, ένα μόριο που μπορεί να μετατρέψει τα αντιδραστικά ιόντα, που παράγει η ακτινοβολία στη βιολογική ύλη και να τα επαναφέρει σε σταθερή κατάσταση.

Το 2007, η Ekaterina Dadachova, πυρηνική επιστήμονας στο Albert Einstein College of Medicine της Νέας Υόρκης, συμπλήρωσε την εργασία της Zhdanova σχετικά με τους μύκητες του Τσερνομπίλ, αποκαλύπτοντας ότι η ανάπτυξή τους δεν ήταν απλώς κατευθυντική (ραδιοτροπική), αλλά στην πραγματικότητα αυξανόταν παρουσία ακτινοβολίας.

Οι μελανωμένοι μύκητες, όπως εκείνοι που βρίσκονται μέσα στον αντιδραστήρα του Τσερνομπίλ, αναπτύσσονταν 10% ταχύτερα παρουσία ραδιενεργού καισίου σε σύγκριση με τους ίδιους μύκητες που καλλιεργούνταν χωρίς ακτινοβολία, διαπίστωσε.

Η Dadachova και η ομάδα της διαπίστωσαν ακόμη ότι οι μελανωμένοι μύκητες που εκτέθηκαν σε ακτινοβολία φαινόταν να χρησιμοποιούν την ενέργεια για να ενισχύσουν το μεταβολισμό τους. Με άλλα λόγια, την χρησιμοποιούσαν για να αναπτυχθούν.

Η Dadachova πίστευε ότι οι μύκητες τρέφονταν ενεργά με την ενέργεια της ακτινοβολίας. Ονόμασε αυτή τη διαδικασία «ραδιοσύνθεση». Και η μελανίνη ήταν κεντρική στην θεωρία.

«Η ενέργεια της ιοντίζουσας ακτινοβολίας είναι περίπου ένα εκατομμύριο φορές υψηλότερη από την ενέργεια του λευκού φωτός, που χρησιμοποιείται στη φωτοσύνθεση», λέει η Dadachova.

«Επομένως, χρειάζεστε έναν αρκετά ισχυρό μετατροπέα ενέργειας, και αυτό πιστεύουμε ότι μπορεί να κάνει η μελανίνη – να μετατρέπει (την ιοντίζουσα ακτινοβολία) σε χρησιμοποιήσιμα επίπεδα ενέργειας».

Η ραδιοσύνθεση παραμένει μια θεωρία, καθώς μπορεί να αποδειχθεί μόνο αν ανακαλυφθεί ο ακριβής μηχανισμός μεταξύ της μελανίνης και του μεταβολισμού.

Οι επιστήμονες θα πρέπει να βρουν τον ακριβή υποδοχέα – ή μια συγκεκριμένη γωνιά στην περίπλοκη δομή της μελανίνης – που εμπλέκεται στη μετατροπή της ακτινοβολίας σε ενέργεια για την ανάπτυξη.

Τα τελευταία χρόνια, η Dadachova και οι συνεργάτες της έχουν αρχίσει να εντοπίζουν μερικές από τις οδούς και τις πρωτεΐνες που ενδέχεται να ευθύνονται για την αύξηση της ανάπτυξης των μυκήτων με τη βοήθεια της ιονίζουσας ακτινοβολίας.

Δεν παρουσιάζουν όλοι οι μελανισμένοι μύκητες τάση για ραδιοτροπισμό και θετική ανάπτυξη παρουσία ακτινοβολίας. Μια μελέτη του 2006 από την Zhdanova και τους συναδέλφους της, για παράδειγμα, διαπίστωσε ότι μόνο εννέα από τα 47 είδη μελανισμένων μυκήτων που συνέλεξαν στο Τσερνομπίλ αναπτύχθηκαν προς μια πηγή ραδιενεργού καισίου (καισίου-137).

Το 2022, επιστήμονες των Sandia National Laboratories στο Νέο Μεξικό δεν βρήκαν καμία διαφορά στην ανάπτυξη όταν δύο είδη μυκήτων (το ένα μελανωμένο, το άλλο όχι) εκτέθηκαν σε υπεριώδη ακτινοβολία και καίσιο-137.

Όμως, την ίδια χρονιά, η ίδια τάση ανάπτυξης των μυκήτων, όταν εκτίθενται σε ακτινοβολία, παρατηρήθηκε ξανά στο διάστημα.

«Ασπίδα» στην γαλαξιακή κοσμική ακτινοβολία

Σε αντίθεση με τη ραδιενεργή διάσπαση που παρατηρήθηκε στο Τσερνομπίλ, η λεγόμενη γαλαξιακή κοσμική ακτινοβολία είναι μια αόρατη καταιγίδα φορτισμένων πρωτονίων, το καθένα από τα οποία ταξιδεύει με ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του φωτός στο Σύμπαν.

Προερχόμενη από εκρηκτικά άστρα εκτός του ηλιακού μας συστήματος, διαπερνά ακόμη και το μόλυβδο χωρίς μεγάλη δυσκολία. Στη Γη, η ατμόσφαιρά μας μας προστατεύει σε μεγάλο βαθμό από αυτήν, αλλά για τους αστροναύτες που ταξιδεύουν στο βαθύ διάστημα έχει χαρακτηριστεί ως «ο μεγαλύτερος κίνδυνος» για την υγεία τους.

Ωστόσο, ακόμη και η γαλαξιακή κοσμική ακτινοβολία δεν αποτέλεσε πρόβλημα για τα δείγματα Cladosporium sphaerospermum, το ίδιο στέλεχος που η Zhdanova βρήκε να αναπτύσσεται σε όλο το Τσερνομπίλ, σύμφωνα με μια μελέτη που έστειλε αυτούς τους μύκητες στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό τον Δεκέμβριο του 2018.

«Αυτό που δείξαμε είναι ότι αναπτύσσεται καλύτερα στο διάστημα», λέει ο Nils Averesch, βιοχημικός που εργάζεται στο Πανεπιστήμιο της Φλόριντα και συν-συγγραφέας της μελέτης.

Σε σύγκριση με τα δείγματα ελέγχου στη Γη, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι μύκητες που εκτέθηκαν στη γαλαξιακή κοσμική ακτινοβολία για 26 ημέρες αναπτύχθηκαν κατά μέσο όρο 1,21 φορές πιο γρήγορα.

Παρόλα αυτά, ο Averesch εξακολουθεί να μην είναι πεπεισμένος ότι αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το C. sphaerospermum αξιοποιούσε την ακτινοβολία στο διάστημα. Η αυξημένη ανάπτυξη θα μπορούσε επίσης να είναι αποτέλεσμα της μηδενικής βαρύτητας, λέει, ένας άλλος παράγοντας που οι μύκητες στη Γη δεν αντιμετώπισαν.

Ο Averesch διεξάγει τώρα πειράματα χρησιμοποιώντας μια μηχανή τυχαίας τοποθέτησης που προσομοιώνει τη μηδενική βαρύτητα εδώ στη Γη για να αναλύσει αυτές τις δύο πιθανότητες.

Ωστόσο, ο Averesch και οι συνεργάτες του εξέτασαν και το προστατευτικό δυναμικό της μελανίνης στο C. sphaerospermum τοποθετώντας έναν αισθητήρα κάτω από ένα δείγμα του μύκητα στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό.

Σε σύγκριση με δείγματα χωρίς μύκητες, η ποσότητα της ακτινοβολίας που μπλοκαρίστηκε αυξήθηκε καθώς ο μύκητας μεγάλωνε, και ακόμη και μια μικρή ποσότητα μούχλας σε ένα τρυβλίο Petri φάνηκε να αποτελεί αποτελεσματική ασπίδα.

«Λαμβάνοντας υπόψη το σχετικά λεπτό στρώμα βιομάζας, αυτό μπορεί να υποδηλώνει μια βαθιά ικανότητα του C. sphaerospermum να απορροφά την ακτινοβολία του διαστήματος στο μετρούμενο φάσμα», έγραψαν οι ερευνητές.

Ο Averesch ισχυρίζεται ότι είναι ακόμα πιθανό τα εμφανή ραδιοπροστατευτικά οφέλη των μυκήτων να οφείλονται σε συστατικά της βιολογικής ζωής εκτός από τη μελανίνη.

Το νερό, για παράδειγμα, ένα μόριο με υψηλό αριθμό πρωτονίων στη δομή του (οκτώ στο οξυγόνο και ένα σε κάθε υδρογόνο), είναι ένας από τους καλύτερους τρόπους προστασίας από τα πρωτόνια που σπινθηροβολούν στο διάστημα, ένα αστροβιολογικό ισοδύναμο της καταπολέμησης της φωτιάς με φωτιά.

Παρόλα αυτά, τα ευρήματα έχουν ανοίξει ενδιαφέρουσες προοπτικές για την επίλυση ενός προβλήματος της διαβίωσης στο διάστημα. Τόσο η Κίνα όσο και οι ΗΠΑ σχεδιάζουν να δημιουργήσουν μια βάση στη Σελήνη τις επόμενες δεκαετίες, ενώ η SpaceX με έδρα το Τέξας στοχεύει να ξεκινήσει την πρώτη της αποστολή στον Άρη μέχρι το τέλος του 2026 και να στείλει ανθρώπους εκεί τρία έως πέντε χρόνια αργότερα.

Όσοι ζουν σε αυτές τις βάσεις θα πρέπει να προστατεύονται από την κοσμική ακτινοβολία. Ωστόσο, η χρήση νερού ή πλαστικού πολυαιθυλενίου ως ραδιοπροστατευτικού περιβλήματος για αυτές τις βάσεις μπορεί να είναι πολύ βαριά για την απογείωση.

Το μέταλλο και το γυαλί παρουσιάζουν παρόμοιο πρόβλημα. Η Lynn J Rothschild, αστροβιολόγος στο Κέντρο Ερευνών Ames της NASA, συνέκρινε τη μεταφορά αυτών των υλικών στο διάστημα για την κατασκευή διαστημικών βάσεων με μια χελώνα που μεταφέρει το καβούκι της όπου κι αν πηγαίνει. «Είναι ένα αξιόπιστο σχέδιο, αλλά με τεράστιο ενεργειακό κόστος», δήλωσε σε μια ανακοίνωση της NASA το 2020.

Η έρευνά της οδήγησε στη δημιουργία επίπλων και τοίχων με βάση τους μύκητες, που θα μπορούσαν να καλλιεργηθούν στη Σελήνη ή στον Άρη.

Μια τέτοια «μυκο-αρχιτεκτονική» όχι μόνο θα μείωνε το κόστος της απογείωσης, αλλά – αν τα ευρήματα των Dadachova και Averesch αποδειχθούν σωστά – θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί και για τη δημιουργία ενός ασπίδας ακτινοβολίας, ενός αυτοαναγεννόμενου φράγματος μεταξύ των ανθρώπων που ταξιδεύουν στο διάστημα και της καταιγίδας της γαλαξιακής κοσμικής ακτινοβολίας έξω από αυτό.

Ακριβώς όπως αυτή η μαύρη μούχλα αναπτύχθηκε σε έναν εγκαταλελειμμένο κόσμο στο Τσερνομπίλ, ίσως θα μπορούσαν μια μέρα να προστατεύσουν τα πρώτα μας βήματα σε νέους κόσμους αλλού στο Ηλιακό Σύστημα.

Διαβάστε ακόμη: