เห็ดเชอร์โนบิล ชีวิตผิดปกติภายใต้รังสี

2024 ผู้เขียน: Seth Attwood | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2023-12-16 16:17

ชีวิตสามารถเชื่องแม้กระทั่งรังสีที่อันตรายถึงตาย และใช้พลังงานของมันเพื่อประโยชน์ของสิ่งมีชีวิตใหม่

ตรงกันข้ามกับความคาดหวังหลายๆ อย่าง ภัยพิบัติที่เชอร์โนบิลไม่ได้ทำให้ป่ารอบๆ กลายเป็นทะเลทรายนิวเคลียร์ที่ตายแล้ว เมฆทุกก้อนมีซับในสีเงิน และหลังจากการจัดตั้งเขตกีดกัน ความกดดันจากมนุษย์ที่มีต่อธรรมชาติในท้องถิ่นก็ลดลงอย่างรวดเร็ว แม้แต่ในพื้นที่ที่เสียหายมากที่สุด ชีวิตพืชก็ฟื้นคืนอย่างรวดเร็ว หมูป่า หมี และหมาป่าก็กลับมายังหุบเขา Pripyat ธรรมชาติมีชีวิตราวกับนกฟีนิกซ์ที่วิเศษ แต่สัมผัสได้ถึงรังสีที่ทำให้หายใจไม่ออกซึ่งมองไม่เห็นได้ทุกที่

“เรากำลังเดินผ่านป่า ท้องฟ้ามีพระอาทิตย์ตกที่สวยงาม” คริสโตเฟอร์ โรบินสัน นักจุลชีววิทยาชาวอเมริกัน ซึ่งทำงานที่นี่ในปี 2018 กล่าว - ในที่โล่งกว้าง เราพบม้า ประมาณสี่สิบตัว และพวกเขาทั้งหมดมีดวงตาสีเหลืองที่แทบจะไม่สามารถแยกแยะระหว่างเราที่ผ่านไปได้ แท้จริงแล้ว สัตว์ต้องทนทุกข์ทรมานจากต้อกระจกจำนวนมาก: การมองเห็นมีความไวต่อรังสีเป็นพิเศษ และการตาบอดเป็นผลมาจากการมีอายุยืนยาวในเขตยกเว้น พัฒนาการผิดปกติเป็นเรื่องปกติในสัตว์ท้องถิ่น และมักเป็นมะเร็ง และความหายนะยิ่งกว่าเดิมอยู่ใกล้ศูนย์กลางของอุบัติเหตุ

บล็อกที่สี่ซึ่งระเบิดในปี 1986 ถูกปกคลุมด้วยโลงศพป้องกันในอีกไม่กี่เดือนต่อมา ซึ่งเป็นที่เก็บเศษกัมมันตภาพรังสีอื่นๆ จากไซต์ แต่แล้วในปี 1991 เมื่อนักจุลชีววิทยา Nelly Zhdanova และเพื่อนร่วมงานของเธอตรวจสอบเศษซากเหล่านี้โดยใช้เครื่องมือควบคุมจากระยะไกล สิ่งมีชีวิตก็ปรากฏตัวขึ้นที่นี่เช่นกัน พบซากผู้เสียชีวิตจากชุมชนเห็ดดำที่เจริญรุ่งเรือง

ในปีต่อมา มีการระบุตัวแทนประมาณร้อยสกุล บางชนิดไม่เพียงแต่ทนต่อระดับรังสีที่อันตรายถึงตายได้เท่านั้น แต่ยังถูกดึงดูดด้วยตัวมันเอง เหมือนกับต้นไม้ที่ส่องแสง

เอาชีวิตรอด

รังสีพลังงานสูงเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตทุกชนิด มันทำลาย DNA ได้ง่าย ทำให้เกิดการกลายพันธุ์และข้อผิดพลาดในโค้ด อนุภาคหนักสามารถทำลายสารประกอบทางเคมี เช่น ลูกกระสุนปืนใหญ่ นำไปสู่การปรากฏตัวของอนุมูลอิสระ ซึ่งจะโต้ตอบกับเพื่อนบ้านคนแรกที่พวกเขาพบทันที การทิ้งระเบิดที่รุนแรงเพียงพออาจทำให้เกิดการสลายกัมมันตภาพรังสีของโมเลกุลของน้ำและเกิดปฏิกิริยาสุ่มที่ฆ่าเซลล์ทั้งหมด อย่างไรก็ตามเรื่องนี้ สิ่งมีชีวิตบางตัวแสดงการต่อต้านอย่างน่าทึ่งต่ออิทธิพลดังกล่าว

สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวมีโครงสร้างที่ค่อนข้างเรียบง่าย และไม่ง่ายนักที่จะทำลายการเผาผลาญของพวกมันด้วยอนุมูลอิสระ และเครื่องมือซ่อมแซมโปรตีนอันทรงพลังจะซ่อมแซม DNA ที่เสียหายได้อย่างรวดเร็ว ผลที่ได้คือ เห็ดสามารถดูดซับพลังงานรังสีสีเทาได้มากถึง 17,000 ระดับ ซึ่งเป็นระดับที่มากกว่าปริมาณที่ปลอดภัยสำหรับมนุษย์ ยิ่งกว่านั้นบางคนชอบ "ฝน" ที่มีกัมมันตภาพรังสีอย่างแท้จริง

Canyon of Evolution ที่มีชื่อเสียงใกล้กับ Mount Carmel ในอิสราเอลมีแนวลาดเอียงไปทางยุโรปและอีกทางหนึ่งมุ่งสู่แอฟริกา ความแตกต่างระหว่างการส่องสว่างของพวกเขาถึง 800% และความลาดชัน "แอฟริกา" ที่ฉายรังสีโดยดวงอาทิตย์นั้นอาศัยอยู่โดยเห็ดที่เติบโตได้ดีขึ้นเมื่อมีรังสี เช่นเดียวกับที่พบในเชอร์โนบิล พวกมันมีสีดำเนื่องจากมีเมลานินจำนวนมาก เม็ดสีนี้สามารถดักจับอนุภาคพลังงานสูงและกระจายพลังงาน ทำให้เซลล์ไม่ถูกทำลาย

เมื่อละลายเซลล์เชื้อราดังกล่าวภายใต้กล้องจุลทรรศน์ จะมองเห็น "ผี" ของมัน ซึ่งเป็นเงาสีดำของเมลานิน ซึ่งสะสมเป็นชั้นศูนย์กลางในผนังเซลล์ เห็ดจากด้าน "แอฟริกา" ของหุบเขาลึกมีเห็ดมากกว่าสามเท่าของผู้อยู่อาศัยในบริเวณลาด "ยุโรป" พวกเขายังอุดมไปด้วยจุลินทรีย์จำนวนมากที่อาศัยอยู่ในที่ราบสูงซึ่งในสภาพธรรมชาติจะได้รับมากถึง 500-1,000 สีเทาต่อปี แต่ถึงกระนั้นปริมาณรังสีที่ดูดซึมได้ดีสำหรับเห็ดก็ไม่มีอะไรไม่น่าเป็นไปได้ที่เมลานินทั้งหมดนี้ผลิตขึ้นเพื่อการป้องกันเพียงอย่างเดียว

ความเจริญรุ่งเรือง

แม้แต่ Nelly Zhdanova ในปี 1991 ก็ยังแสดงให้เห็นว่าเห็ดที่เก็บอยู่ใกล้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนปิลสามารถเข้าถึงแหล่งกำเนิดรังสีและเติบโตได้ดีขึ้นเมื่ออยู่ต่อหน้า ในปี 2550 ผลลัพธ์เหล่านี้ได้รับการพัฒนาโดยนักชีววิทยา Arturo Casadevala และ Ekaterina Dadachova ที่ทำงานในสหรัฐอเมริกา นักวิทยาศาสตร์ได้แสดงให้เห็นว่าภายใต้อิทธิพลของรังสีที่สูงกว่าพื้นหลังธรรมชาติหลายร้อยเท่า ราเมลาไนซ์สีดำ (Cladosporium sphaerospermum, Wangiella dermatitidis และ Cryptococcus neoformans) จะดูดซับคาร์บอนจากสารอาหารอย่างเข้มข้นถึงสามเท่า ในเวลาเดียวกัน เชื้อราเผือกกลายพันธุ์ ไม่สามารถสร้างเมลานิน ทนต่อรังสีได้ง่าย แต่เติบโตในอัตราปกติ

เป็นเรื่องที่ควรค่าแก่การกล่าวว่าเมลานินสามารถมีอยู่ในเซลล์ในรูปแบบทางเคมีที่แตกต่างกันเล็กน้อย รูปแบบหลักในมนุษย์คือยูเมลานินช่วยปกป้องผิวจากรังสีอัลตราไวโอเลตและให้สีน้ำตาลดำ สีแดงของริมฝีปากและหัวนมถูกกำหนดโดยการปรากฏตัวของฟีโอเมลานิน และมันคือฟีโอเมลานินที่ผลิตโดยเซลล์เชื้อราภายใต้อิทธิพลของรังสีแม้ว่าในปริมาณดังกล่าวจะมีลักษณะเป็นสีดำสนิทก็ตาม

การเปลี่ยนจากยู- ไปเป็นฟีโอเมลานินนั้นมาพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของการถ่ายโอนอิเล็กตรอนจาก NADP ไปยังเฟอริไซยาไนด์ ซึ่งเป็นหนึ่งในขั้นตอนแรกในการสังเคราะห์น้ำตาลกลูโคส ไม่น่าแปลกใจที่ตามสมมติฐานบางประการ เชื้อราดังกล่าวสามารถทำปฏิกิริยาคล้ายกับการสังเคราะห์ด้วยแสง แต่แทนที่จะใช้แสง พวกมันใช้พลังงานของรังสีกัมมันตภาพรังสี ความสามารถนี้ช่วยให้พวกมันอยู่รอดและเจริญเติบโตในที่ที่สิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนและจู้จี้จุกจิกตายไป

สปอร์ของเชื้อราที่มีเมลาไนซ์สูงจำนวนมากพบได้ในแหล่งสะสมของยุคครีเทเชียสตอนต้น ในยุคนั้น สัตว์และพืชหลายชนิดสูญพันธุ์: “ช่วงเวลานี้เกิดขึ้นพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงผ่าน “ศูนย์แม่เหล็ก” และการสูญเสียชั่วคราวของ “เกราะแม่เหล็กโลก” ที่ปกป้องโลกจากรังสี Ekaterina Dadachova เขียน เห็ดเรดิโอโทรฟิกช่วยไม่ได้แต่ใช้ประโยชน์จากสถานการณ์นี้ ไม่ช้าก็เร็วเราจะใช้สิ่งนี้เช่นกัน

ภาคผนวก

การใช้เมลานินเพื่อใช้พลังงานรังสียังคงเป็นเพียงสมมติฐานเท่านั้น อย่างไรก็ตาม การวิจัยยังคงดำเนินต่อไป เนื่องจากเรดิโอโทรฟไม่ใช่สิ่งแปลกใหม่ ในสภาวะที่ขาดทรัพยากรและรังสีที่เพียงพอ เชื้อราทั่วไปบางชนิดสามารถเพิ่มการสังเคราะห์เมลานินและแสดงความสามารถในการ "กินรังสี" ตัวอย่างเช่น C. sphaerospermum และ W. dermatitidis ดังกล่าวเป็นสิ่งมีชีวิตในดินที่แพร่หลาย และบางครั้ง C. neoformans ติดเชื้อในมนุษย์ ทำให้เกิดการติดเชื้อ cryptococcosis

เห็ดดังกล่าวเติบโตได้ค่อนข้างง่ายในสภาพห้องปฏิบัติการและสามารถจัดการได้ง่าย และเนื่องจากความสามารถในการเติมพื้นที่ที่มีการปนเปื้อนสูง จึงสามารถเป็นเครื่องมือที่สะดวกสำหรับการกำจัดกากกัมมันตภาพรังสี ทุกวันนี้ ขยะเหล่านี้ เช่น ชุดหลวม ๆ แบบเก่า มักจะถูกกดและม้วนขึ้นเพื่อจัดเก็บจนกว่านิวไคลด์ที่ไม่เสถียรจะหมดลงตามธรรมชาติ เป็นไปได้ว่าเห็ดที่สามารถอยู่รอดได้ด้วยรังสีพลังงานสูงจะทำให้กระบวนการนี้เร็วขึ้นในบางครั้ง

ในปี 2559 เห็ดเมลาไนซ์ที่เก็บอยู่ใกล้โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนบิลถูกส่งไปยังอวกาศ แม้จะคำนึงถึงการป้องกันทั้งหมดแล้ว ระดับการแผ่รังสีตามปกติบน ISS ก็สูงกว่ารังสีพื้นหลังที่อยู่ใกล้พื้นผิวโลก 50 ถึง 80 เท่า ทำให้เกิดเงื่อนไขสำหรับการเติบโตของเซลล์ดังกล่าว ตัวอย่างเหล่านี้ใช้เวลาประมาณสองสัปดาห์ในวงโคจรก่อนที่จะถูกส่งกลับเพื่อให้นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจสอบได้ว่าสภาวะไร้น้ำหนักส่งผลกระทบต่อพวกเขาอย่างไร บางทีสักวันเห็ดก็ต้องอยู่แบบนี้จากรุ่นสู่รุ่น

พลังงานรังสีของดาวฤกษ์จะอ่อนตัวลงอย่างรวดเร็วเมื่อเคลื่อนไปยังขอบของระบบสุริยะ แต่มีรังสีคอสมิกอยู่ในเขตชานเมืองที่ห่างไกลที่สุด ตามทฤษฎีแล้ว เมลานินของเซลล์เชื้อราสามารถใช้เพื่อผลิตชีวมวลหรือสังเคราะห์โมเลกุลที่ซับซ้อนซึ่งจำเป็นในระหว่างภารกิจควบคุมระยะไกลมีแนวโน้มว่านอกเหนือจากเรือนกระจกที่เขียวชอุ่มและเขียวชอุ่มบนยานอวกาศแห่งอนาคต เราจะต้องจัดอีกโรงหนึ่งซึ่งอยู่ไกลที่สุด ซึ่งจะถูกปกคลุมไปด้วยราสีดำที่มีประโยชน์ซึ่งสามารถดูดซับพลังงานรังสีได้