Houby Černobylu: anomální život pod radiací

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

Život je schopen zkrotit i smrtící záření a využít jeho energii ve prospěch nových tvorů.

Navzdory mnoha očekáváním katastrofa v Černobylu neproměnila okolní lesy v mrtvou jadernou poušť. Každý mrak má stříbro a po zřízení ochranné zóny antropogenní tlak na zdejší přírodu prudce poklesl. I v nejvíce poškozených oblastech se rostlinný život rychle obnovil, do údolí Pripjať se vrátili divočáci, medvědi a vlci. Příroda ožívá jako pohádkový Fénix, ale všude je cítit neviditelné dusivé sevření záření.

„Procházeli jsme se lesem, obloha byla pomalovaná nádherným západem slunce,“říká americký mikrobiolog Christopher Robinson, který zde pracoval v roce 2018. - Na široké mýtině jsme potkali koně, asi čtyřicet. A všichni měli žluté oči, které jen stěží rozlišovaly mezi námi procházejícími. Zvířata skutečně trpí šedým zákalem hromadně: zrak je zvláště citlivý na záření a slepota je běžným výsledkem dlouhého života v uzavřené zóně. U místních zvířat jsou běžné vývojové poruchy a často se vyskytuje rakovina. A ještě katastrofálnější je být poblíž bývalého epicentra nehody.

Čtvrtý blok, který vybuchl v roce 1986, byl o několik měsíců později zakryt ochranným sarkofágem, kde byly shromážděny další radioaktivní úlomky z místa. Ale už v roce 1991, kdy mikrobioložka Nelly Zhdanova a její kolegové zkoumali tyto zbytky pomocí dálkově ovládaných manipulátorů, se život ukázal i zde. Bylo zjištěno, že smrtící trosky jsou obydleny prosperujícími komunitami černých hub.

Během následujících let mezi nimi byli identifikováni zástupci asi stovky rodů. Některé z nich nejen odolávají smrtící úrovni radiace, ale dokonce jsou k ní přitahovány jako rostliny ke světlu.

Přežití

Vysokoenergetické záření je nebezpečné pro všechno živé. Snadno poškozuje DNA, způsobuje mutace a chyby v kódu. Těžké částice jsou schopny rozbít chemické sloučeniny jako dělové koule, což vede k objevení se aktivních radikálů, které okamžitě interagují s prvním sousedem, kterého najdou. Dostatečně intenzivní bombardování může způsobit radiolýzu molekul vody a celou spršku náhodných reakcí, které buňku zabijí. Navzdory tomu někteří tvorové vykazují úžasnou odolnost vůči takovým vlivům.

Jednobuněčné organismy mají poměrně jednoduchou strukturu a není tak snadné narušit jejich metabolismus volnými radikály a výkonné nástroje na opravu proteinů rychle opraví poškozenou DNA. Výsledkem je, že houby jsou schopny absorbovat až 17 000 Gray radiační energie – o mnoho řádů více, než je množství bezpečné pro člověka. Někteří z nich si navíc takový radioaktivní „déšť“doslova užívají.

Slavný Kaňon evoluce u hory Karmel v Izraeli je orientován jedním svahem do Evropy, druhým do Afriky. Rozdíl mezi jejich osvětlením dosahuje 800 % a „africký“svah ozářený sluncem obývají houby, které v přítomnosti záření lépe rostou. Stejně jako ty nalezené v Černobylu vypadají černé kvůli velkému množství melaninu. Tento pigment je schopen zachytit vysokoenergetické částice a rozptýlit jejich energii, čímž chrání buňky před poškozením.

Při rozpouštění takové houbové buňky lze pod mikroskopem vidět jejího "ducha" - černou siluetu melaninu, který se hromadí v soustředných vrstvách v buněčné stěně. Houby z „africké“strany kaňonu ho obsahují třikrát více než obyvatelé „evropského“svahu. Jsou také bohaté na mnoho mikrobů žijících na vysočině, které v přírodních podmínkách přijímají až 500-1000 Grayů ročně. Ale ani takové slušné množství absorbovaného záření pro houby není nic. Je nepravděpodobné, že všechen tento melanin je produkován pouze pro ochranu.

Prosperita

Dokonce i Nelly Zhdanova v roce 1991 prokázala, že houby nasbírané v blízkosti jaderné elektrárny v Černobylu se dostanou ke zdroji záření a v jeho přítomnosti lépe rostou. V roce 2007 tyto výsledky vyvinuli biologové Arturo Casadevala a Ekaterina Dadachova působící ve Spojených státech. Vědci prokázali, že pod vlivem záření, které je stokrát vyšší než přirozené pozadí, černé melanizované houby (Cladosporium sphaerospermum, Wangiella dermatitidis a Cryptococcus neoformans) asimilují uhlík ze živného média třikrát intenzivněji. Mutantní albínské houby, neschopné produkovat melanin, přitom záření snadno snášely, ale rostly obvyklou rychlostí.

Stojí za zmínku, že melanin může být v buňkách přítomen v mírně odlišných chemických konfiguracích. Jeho hlavní formou u člověka je eumelanin, chrání pokožku před ultrafialovým zářením a dodává jí hnědočernou barvu. Červená barva rtů a bradavek je dána přítomností feomelaninu. A právě feomelanin produkují buňky hub pod vlivem záření, byť v takovém množství už vypadá úplně černě.

Přechod z eu- na feomelanin je doprovázen zvýšením přenosu elektronů z NADP na ferrikyanid – to je jeden z prvních kroků biosyntézy glukózy. Není divu, že podle některých předpokladů jsou takové houby schopny provádět reakce podobné fotosyntéze, ale místo světla využívají energii radioaktivního záření. Tato schopnost jim umožňuje přežít a prosperovat tam, kde umírají složitější a rafinovanější organismy.

Velké množství vysoce melanizovaných spor hub se nachází v ložiskách rané křídy. V té době vyhynulo mnoho živočichů a rostlin: „Toto období se shoduje s přechodem přes „magnetickou nulu“a dočasnou ztrátou „geomagnetického štítu“, který chrání Zemi před zářením,“píše Jekatěrina Dadachová. Radiotrofní houby nemohly této situace nevyužít. Dříve nebo později toho také využijeme.

slepé střevo

Využití melaninu pro využití energie záření je zatím pouze hypotézou. Výzkum však pokračuje, protože radiotrof není nic exotického. V podmínkách nedostatku zdrojů a dostatečné radiace mohou některé běžné houby zvýšit syntézu melaninu a vykazovat schopnost „živit se radiací“. Například výše uvedené C. sphaerospermum a W. dermatitidis jsou rozšířené půdní organismy a C. neoformans někdy infikuje člověka a způsobuje infekční kryptokokózu.

Takové houby rostou v laboratorních podmínkách celkem snadno, snadno se s nimi manipuluje. A díky své schopnosti zalidnit oblasti s vysokou kontaminací se mohou stát vhodným nástrojem pro likvidaci radioaktivního odpadu. Dnes se takové odpadky - například staré montérky - obvykle lisují a srolují pro skladování, dokud se nestabilní nuklidy přirozeně nevyčerpají. Je možné, že houby, které mohou přežít na vysokoenergetickém záření, tento proces občas urychlí.

V roce 2016 byly do vesmíru vyslány melanizované houby nasbírané poblíž jaderné elektrárny Černobyl. I když se vezme v úvahu veškeré stínění, obvyklé úrovně radiace na ISS jsou 50 až 80krát vyšší než radiace pozadí blízko zemského povrchu, což poskytuje podmínky pro růst takových buněk. Vzorky strávily na oběžné dráze asi dva týdny, než byly vráceny, aby vědci mohli prozkoumat, jak je ovlivnila mikrogravitace. Snad jednou budou muset houby takto žít z generace na generaci.

Energie záření hvězdy rychle slábne, když se pohybuje na periferii sluneční soustavy, ale kosmické záření je přítomno na nejvzdálenějších okrajích. Teoreticky by melanin buněk hub mohl být použit k produkci biomasy nebo k syntéze složitých molekul, které by byly potřeba během misí s lidskou posádkou na dlouhé vzdálenosti. Je pravděpodobné, že kromě zelených a svěžích skleníků na kosmické lodi budoucnosti bude muset člověk zařídit další - ten nejvzdálenější, který bude porostlý užitečnou černou plísní, která dokáže absorbovat energii záření.