ČINI se da se plijesan pronađena na mjestu černobilske nuklearne katastrofe hrani radijacijom. Postavlja se pitanje, možemo li je iskoristiti za zaštitu svemirskih putnika od kozmičkih zraka, piše BBC Future.

U svibnju 1997. godine, Nelli Zhdanova ušla je u jedno od najradioaktivnijih mjesta na Zemlji - napuštene ruševine eksplodirane nuklearne elektrane u Černobilu - i otkrila da nije sama. Po stropovima, zidovima i unutar metalnih cijevi koje štite električne kabele, crna plijesan nastanila se na mjestu koje se smatralo pogubnim za život.

Jedanaest godina prije posjeta Ždanove, rutinski sigurnosni test reaktora četiri u nuklearnoj elektrani Černobil pretvorio se u najgoru nuklearnu nesreću na svijetu. Niz pogrešaka, kako u dizajnu reaktora tako i u njegovom radu, doveo je do goleme eksplozije u ranim jutarnjim satima 26. travnja 1986. godine. Rezultat je bio masivno ispuštanje radionuklida, a kako bi se smanjio rizik, uspostavljena je zona isključenja od 30 kilometara.

No, dok su ljudi bili udaljeni, crna plijesan Ždanove polako je kolonizirala područje. Nije se samo nastanila jer su radnici otišli. Umjesto toga, Ždanova je u ranijim istraživanjima otkrila da gljive zapravo rastu prema radioaktivnim česticama. Sada je otkrila da su stigle do samog izvora zračenja, unutar prostorija eksplodirane zgrade reaktora.

Tajna je u melaninu

Poput biljaka koje se protežu prema sunčevoj svjetlosti, istraživanje Ždanove pokazalo je da gljivične hife crne plijesni privlači ionizirajuće zračenje. Taj fenomen, koji je nazvala "radiotropizam", bio je paradoksalan. Ionizirajuće zračenje daleko je snažnije od sunčeve svjetlosti i razara DNK i proteine poput metaka.

U središtu ove priče je melanin, pigment koji je raširen u živom svijetu. On daje različite boje koži i kosi kod ljudi, ali je i razlog zašto su plijesni u Černobilu bile crne - njihove stanične stijenke bile su ga prepune.

Kao što tamnija koža štiti naše stanice od ultraljubičastog (UV) zračenja, Ždanova je pretpostavila da melanin u gljivama djeluje kao štit protiv ionizirajućeg zračenja. Melanin ne odbija zračenje, već ga njegova nestrukturirana građa upija i raspršuje mu energiju. Ujedno je i antioksidans koji stabilizira reaktivne ione.

Nisu samo gljive koristile zaštitna svojstva melanina. U jezercima oko Černobila, žabe s tamnijom kožom, bogatijom melaninom, lakše su preživljavale i razmnožavale se, zbog čega je lokalna populacija s vremenom postala crna.

Teorija radiosinteze

Godine 2007. Ekaterina Dadachova, nuklearna znanstvenica s Medicinskog fakulteta Albert Einstein u New Yorku, nadogradila je rad Ždanove. Otkrila je da rast gljiva nije bio samo usmjeren prema zračenju, već se u njegovoj prisutnosti i povećavao. Melanizirane gljive rasle su 10% brže u prisutnosti radioaktivnog cezija.

Dadachova i njezin tim otkrili su da ozračene melanizirane gljive koriste energiju zračenja za poticanje metabolizma. Drugim riječima, koristile su je za rast. Vjerovala je da se gljive aktivno hrane energijom zračenja, a proces je nazvala "radiosintezom".

"Energija ionizirajućeg zračenja je oko milijun puta veća od energije bijele svjetlosti, koja se koristi u fotosintezi", kaže Dadachova. "Dakle, potreban vam je prilično snažan pretvarač energije, a mi mislimo da je melanin sposoban to učiniti - pretvoriti ionizirajuće zračenje u iskoristive razine energije."

Radiosinteza je još uvijek samo teorija jer znanstvenici tek trebaju otkriti precizan mehanizam koji povezuje melanin i metabolizam.

Istraživanja u svemiru

Ipak, nisu sve melanizirane gljive pokazale sklonost radiotropizmu. Studija Ždanove iz 2006. otkrila je da je samo devet od 47 prikupljenih vrsta raslo prema izvoru cezija-137. Slično tome, znanstvenici u Nacionalnim laboratorijima Sandia u Novom Meksiku 2022. godine nisu pronašli razliku u rastu izloženih gljiva.

No, iste te godine, ista je tendencija rasta u prisutnosti zračenja ponovno potvrđena - u svemiru. Na Međunarodnoj svemirskoj postaji (ISS) proveden je eksperiment s uzorcima gljive Cladosporium sphaerospermum, istog soja koji je Ždanova pronašla u Černobilu.

Na Zemlji nas atmosfera štiti od galaktičkog kozmičkog zračenja, no za astronaute u dubokom svemiru ono predstavlja "najveću opasnost" za zdravlje. Međutim, čak ni to zračenje nije predstavljalo problem za gljive poslane na ISS u prosincu 2018.

"Ono što smo pokazali jest da bolje raste u svemiru", kaže Nils Averesch, biokemičar sa Sveučilišta Florida i koautor studije. U usporedbi s kontrolnim uzorcima na Zemlji, gljive izložene svemirskom zračenju 26 dana rasle su u prosjeku 1,21 puta brže.

Averesch je i dalje oprezan te napominje da je brži rast mogao biti i posljedica nulte gravitacije. Njegovi eksperimenti također su pokazali da čak i tanak sloj gljiva djeluje kao učinkovit štit, blokirajući zračenje.

Gljive kao štit za astronaute

Ova otkrića otvaraju intrigantne mogućnosti za život u svemiru. I Kina i SAD planiraju uspostaviti baze na Mjesecu u narednim desetljećima, a SpaceX namjerava poslati prvu misiju na Mars do kraja 2026. godine. Svi ljudi u tim bazama trebat će zaštitu od kozmičkog zračenja.

Korištenje vode ili plastike kao zaštite bilo bi preteško i preskupo za transport. Lynn J Rothschild, astrobiologinja u NASA-inom istraživačkom centru Ames, usporedila je transport takvih materijala s kornjačom koja svugdje nosi svoju kućicu. "[To je] pouzdan plan, ali s ogromnim energetskim troškovima", rekla je.

Njezino istraživanje dovelo je do ideje o namještaju i zidovima na bazi gljiva koji bi se mogli uzgajati na Mjesecu ili Marsu. Takva "miko-arhitektura" ne samo da bi smanjila troškove lansiranja, već bi mogla stvoriti i samoregenerirajući radijacijski štit.

Kao što su crne plijesni kolonizirale napušteni svijet Černobila, tako bi jednog dana mogle zaštititi naše prve korake na novim svjetovima negdje drugdje u Sunčevom sustavu.