Черная плесень, заполонившая разрушенный реактор Чернобыльской атомной электростанции, обнаружила способность не только выживать под действием ионизирующего излучения, но и расти благодаря ему. Открытие украинской исследовательницы Нелли Ждановой стало основой новых подходов к очистке радиоактивных территорий. Оно также привлекло внимание космического агентства NASA, которое рассматривает такие грибы как возможную защиту для астронавтов, пишет BBC.
В 1997 году Жданова впервые обнаружила черную плесень внутри заброшенных помещений четвертого реактора, где уровень радиации оставался критически высоким. Грибок поселился на потолке, стенах и металлических трубах, несмотря на условия, которые считались непригодными для жизни. Исследование показало, что грибы разрастаются к источникам излучения, что Жданова назвала "радиотропизмом".
Радиотропные грибы росли вопреки общим ожиданиям, ведь ионизирующее излучение обычно разрушает ДНК и белки. Предыдущие работы Ждановой продемонстрировали, что грибы не только движутся к радиоактивным частицам в почве, но и достигают самого реактора, где самый высокий уровень радиации.
Ключевую роль в этом играет меланин - пигмент, который придает грибам черную окраску. Жданова предположила, что меланин защищает клетки от ионизирующего излучения, подобно тому, как более темный оттенок кожи защищает людей от ультрафиолета. Более поздние наблюдения за лягушками из чернобыльских прудов, которые темнели из поколения в поколение и лучше выживали, подтвердили защитную роль этого пигмента.
В 2007 году ядерный физик Екатерина Дадачева доказала, что грибы с меланином не только устремляются к радиации, но и растут быстрее под ее воздействием. Под действием радиоактивного цезия их рост ускорялся примерно на 10%.
Дадачева предположила, что грибы "питаются" радиацией. Она назвала этот процесс "радиосинтезом".
"Энергия ионизирующего излучения примерно в миллион раз выше энергии белого света, который используется в фотосинтезе", - пояснила ученая.
Несмотря на это, радиосинтез остается теорией, ведь исследователям нужно определить точный механизм взаимодействия меланина с метаболизмом. Некоторые виды меланизированных грибов не проявляют радиотропизма, что подтвердили исследования 2006 и 2022 годов. В Сандийской национальной лаборатории не нашли разницы в росте грибов под действием цезия и ультрафиолета.
Впрочем, в 2018 году эксперимент на Международной космической станции снова продемонстрировал подобный эффект. Образцы Cladosporium sphaerospermum, найденные Ждановой в Чернобыле, росли в космосе в среднем в 1,21 раза быстрее.
"Мы показали, что он лучше растет в космосе", - сказал биохимик Нильс Авереш. Он не исключает, что это может быть реакцией на невесомость, и проводит дополнительные исследования на Земле.
Команда Авереша также проверила способность грибов блокировать галактическое космическое излучение. Датчики под образцами на МКС зафиксировали меньший уровень излучения, который уменьшался с ростом грибов. Исследователи отметили, что даже тонкий слой биомассы обеспечивал заметную защиту.
Хотя меланин - не единственный возможный фактор защиты, сама концепция привлекает значительное внимание. Вода также является эффективным щитом, но трудна для транспортировки в больших объемах. Это создает проблемы для строительства баз на Луне и Марсе, которые планируют США, Китай и частные компании вроде SpaceX.
Астробиолог NASA Линн Ротшильд сравнила доставку материалов в космос с "черепахой, которая несет свой панцирь". Исследования привели к концепции "микоархитектуры" - стен и конструкций, выращенных из грибного мицелия на месте. Такая биоархитектура могла бы восстанавливаться самостоятельно и одновременно служить радиационным барьером.
Ранее биологи случайно зафиксировали эволюцию в реальном времени в сырной пещере. Они заметили, как плесневые грибы на сыре Bayley Hazen Blue изменили цвет с зеленого на белый, адаптируясь к темной среде.