Jamur Chernobyl: kehidupan anomali di bawah radiasi

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-16 16:08

Kehidupan mampu menjinakkan bahkan radiasi yang mematikan dan menggunakan energinya untuk kepentingan makhluk baru.

Bertentangan dengan banyak harapan, bencana Chernobyl tidak mengubah hutan di sekitarnya menjadi gurun nuklir yang mati. Setiap awan memiliki lapisan perak, dan setelah penetapan zona eksklusi, tekanan antropogenik pada alam lokal turun tajam. Bahkan di daerah yang paling rusak, kehidupan tanaman pulih dengan cepat, babi hutan, beruang, dan serigala kembali ke Lembah Pripyat. Alam menjadi hidup seperti Phoenix yang luar biasa, tetapi cengkeraman radiasi yang menyesakkan yang tak terlihat terasa di mana-mana.

“Kami berjalan melalui hutan, langit dicat dengan matahari terbenam yang indah,” kata ahli mikrobiologi Amerika Christopher Robinson, yang bekerja di sini pada 2018. - Di tempat terbuka yang luas, kami bertemu kuda, sekitar empat puluh. Dan mereka semua memiliki mata kuning yang hampir tidak bisa membedakan antara kita yang lewat. Memang, hewan menderita katarak secara massal: penglihatan sangat sensitif terhadap radiasi, dan kebutaan adalah akibat umum dari umur panjang di zona eksklusi. Gangguan perkembangan umum terjadi pada hewan lokal, dan kanker sering terjadi. Dan yang lebih parah lagi berada di dekat bekas episentrum kecelakaan.

Blok keempat, yang meledak pada 1986, ditutupi oleh sarkofagus pelindung beberapa bulan kemudian, di mana puing-puing radioaktif lainnya dari situs itu dikumpulkan. Tetapi sudah pada tahun 1991, ketika ahli mikrobiologi Nelly Zhdanova dan rekan-rekannya memeriksa sisa-sisa ini menggunakan manipulator yang dikendalikan dari jarak jauh, kehidupan juga muncul di sini. Puing-puing mematikan itu ditemukan dihuni oleh komunitas jamur hitam yang berkembang pesat.

Selama tahun-tahun berikutnya, perwakilan dari sekitar seratus genera diidentifikasi di antara mereka. Beberapa dari mereka tidak hanya menahan tingkat radiasi yang mematikan, tetapi bahkan mereka sendiri tertarik padanya, seperti tanaman terhadap cahaya.

Bertahan hidup

Radiasi energi tinggi berbahaya bagi semua makhluk hidup. Ini dengan mudah merusak DNA, menyebabkan mutasi dan kesalahan dalam kode. Partikel berat mampu memecah senyawa kimia seperti bola meriam, menyebabkan munculnya radikal aktif, yang segera berinteraksi dengan tetangga pertama yang mereka temukan. Pengeboman yang cukup intens dapat menyebabkan radiolisis molekul air dan serangkaian reaksi acak yang membunuh sel. Meskipun demikian, beberapa makhluk menunjukkan perlawanan yang luar biasa terhadap pengaruh tersebut.

Organisme bersel tunggal memiliki struktur yang relatif sederhana, dan tidak mudah untuk mengganggu metabolisme mereka oleh radikal bebas, dan alat perbaikan protein yang kuat dengan cepat memperbaiki DNA yang rusak. Akibatnya, jamur mampu menyerap hingga 17.000 Gray energi radiasi - jauh lebih banyak daripada jumlah yang aman bagi manusia. Selain itu, beberapa dari mereka benar-benar menikmati "hujan" radioaktif seperti itu.

Ngarai Evolusi yang terkenal di dekat Gunung Carmel di Israel berorientasi dengan satu kemiringan ke arah Eropa, yang lain ke arah Afrika. Perbedaan antara iluminasi mereka mencapai 800%, dan lereng "Afrika" yang disinari matahari dihuni oleh jamur yang tumbuh lebih baik dengan adanya radiasi. Seperti yang ditemukan di Chernobyl, mereka tampak hitam karena banyaknya melanin. Pigmen ini mampu mencegat partikel berenergi tinggi dan membuang energinya, menjaga sel dari kerusakan.

Melarutkan sel jamur seperti itu, di bawah mikroskop, orang dapat melihat "hantunya" - siluet hitam melanin, yang terakumulasi dalam lapisan konsentris di dinding sel. Jamur dari sisi "Afrika" ngarai mengandung tiga kali lebih banyak daripada penghuni lereng "Eropa". Mereka juga kaya akan banyak mikroba yang hidup di dataran tinggi, yang dalam kondisi alami menerima hingga 500-1000 Gray per tahun. Tetapi bahkan jumlah radiasi yang diserap yang layak untuk jamur bukanlah apa-apa. Tidak mungkin semua melanin ini diproduksi untuk perlindungan saja.

Kemakmuran

Bahkan Nelly Zhdanova pada tahun 1991 menunjukkan bahwa jamur yang dikumpulkan di dekat pembangkit listrik tenaga nuklir Chernobyl mencapai sumber radiasi dan tumbuh lebih baik di hadapannya. Pada tahun 2007, hasil ini dikembangkan oleh ahli biologi Arturo Casadevala dan Ekaterina Dadachova yang bekerja di Amerika Serikat. Para ilmuwan telah menunjukkan bahwa di bawah pengaruh radiasi ratusan kali lebih tinggi daripada latar belakang alami, jamur melanized hitam (Cladosporium sphaerospermum, Wangiella dermatitidis dan Cryptococcus neoformans) mengasimilasi karbon dari media nutrisi tiga kali lebih intensif. Pada saat yang sama, jamur albino mutan, yang tidak dapat memproduksi melanin, dapat dengan mudah mentolerir radiasi, tetapi tumbuh pada tingkat yang biasa.

Patut dikatakan bahwa melanin dapat hadir dalam sel dalam konfigurasi kimia yang sedikit berbeda. Bentuk utamanya pada manusia adalah eumelanin, melindungi kulit dari radiasi ultraviolet dan memberikan warna coklat-hitam. Warna merah pada bibir dan puting ditentukan oleh adanya pheomelanin. Dan pheomelanin yang diproduksi oleh sel jamur di bawah pengaruh radiasi, meskipun dalam jumlah seperti itu sudah terlihat benar-benar hitam.

Transisi dari eu- ke pheomelanin disertai dengan peningkatan transfer elektron dari NADP ke ferricyanide - ini adalah salah satu langkah pertama dalam biosintesis glukosa. Tidak mengherankan bahwa, menurut beberapa asumsi, jamur semacam itu mampu melakukan reaksi yang mirip dengan fotosintesis, tetapi alih-alih cahaya, mereka menggunakan energi radiasi radioaktif. Kemampuan ini memungkinkan mereka untuk bertahan hidup dan berkembang di mana organisme yang lebih kompleks dan rewel mati.

Sejumlah besar spora jamur bermelanisasi tinggi ditemukan pada endapan Zaman Kapur Awal. Di era itu, banyak hewan dan tumbuhan punah: "Periode ini bertepatan dengan transisi melalui" nol magnetik "dan hilangnya sementara" perisai geomagnetik "yang melindungi Bumi dari radiasi," tulis Ekaterina Dadachova. Jamur radiotrofik mau tidak mau memanfaatkan situasi ini. Cepat atau lambat, kami juga akan menggunakan ini.

Lampiran

Penggunaan melanin untuk memanfaatkan energi radiasi masih sebatas hipotesis. Namun, penelitian terus berlanjut, karena radiotrof bukanlah sesuatu yang eksotis. Dalam kondisi kekurangan sumber daya dan radiasi yang cukup, beberapa jamur umum dapat meningkatkan sintesis melanin dan menunjukkan kemampuan untuk "memakan radiasi". Misalnya, C. sphaerospermum dan W. dermatitidis yang disebutkan di atas adalah organisme tanah yang tersebar luas, dan C. neoformans terkadang menginfeksi manusia, menyebabkan kriptokokosis menular.

Jamur seperti itu tumbuh cukup mudah dalam kondisi laboratorium, mereka mudah dimanipulasi. Dan karena kemampuannya untuk mengisi daerah dengan kontaminasi tinggi, mereka dapat menjadi alat yang nyaman untuk pembuangan limbah radioaktif. Saat ini, sampah seperti itu - misalnya, pakaian terusan lama - biasanya ditekan dan digulung untuk disimpan sampai nuklida yang tidak stabil habis secara alami. Ada kemungkinan bahwa jamur yang dapat bertahan hidup pada radiasi energi tinggi akan mempercepat proses ini sewaktu-waktu.

Pada 2016, jamur melanized yang dikumpulkan di dekat pembangkit listrik tenaga nuklir Chernobyl dikirim ke luar angkasa. Bahkan dengan semua perisai diperhitungkan, tingkat radiasi biasa di ISS adalah 50 hingga 80 kali lebih tinggi daripada radiasi latar di dekat permukaan bumi, menyediakan kondisi untuk pertumbuhan sel-sel tersebut. Sampel menghabiskan sekitar dua minggu di orbit sebelum dikembalikan untuk memungkinkan para ilmuwan menyelidiki bagaimana gayaberat mikro mempengaruhi mereka. Mungkin suatu saat jamur harus hidup seperti ini dari generasi ke generasi.

Energi radiasi bintang dengan cepat melemah saat bergerak ke pinggiran tata surya, tetapi radiasi kosmik hadir di pinggiran yang paling jauh. Secara teori, melanin sel jamur dapat digunakan untuk menghasilkan biomassa atau mensintesis molekul kompleks yang akan diperlukan selama misi berawak jarak jauh. Sangat mungkin bahwa selain rumah kaca hijau dan subur di pesawat ruang angkasa masa depan, seseorang harus mengatur yang lain - yang paling jauh, yang akan ditumbuhi jamur hitam yang berguna yang dapat menyerap energi radiasi.