Pod koniec lat 90. naukowcy prowadzący badania w strefie wykluczenia odkryli coś zdumiewającego. Oto badaczom udało się w tym miejscu zidentyfikować całą społeczność organizmów, które zadomowiły się w tym niegościnnym środowisku. Mikrobiolożka Nelli Zhdanova wraz z zespołem udokumentowała w strefie wykluczenia aż 37 gatunków grzybów. Wśród nich znalazł się jeden, który zdecydowanie wyróżniał się na tle całej reszty.
Czarny grzyb w sercu reaktora
Grzyb o nazwie Cladosporium sphaerospermum znaleziono przyklejonego do wewnętrznych ścian zniszczonego reaktora nr 4. To miejsce, gdzie poziom promieniowania jest tak wysoki, że dla człowieka bez ochrony oznacza niemal natychmiastową śmierć. Okazuje się jednak, że dla wspomnianego wyżej grzyba, warunki tak wysokiego promieniowania okazały się idealne. Badacze zauważyli ciekawą prawidłowość – wiele grzybów z Czarnobyla miało ciemną, niemal czarną barwę, bogatą w pigment zwany melaniną.
Melanina jako klucz do przetrwania
Melanina, znana głównie z tego, że nadaje kolor naszej skórze i chroni ją przed promieniami UV, u tych grzybów pełni znacznie bardziej złożoną rolę. Badania przeprowadzone przez Ekaterinę Dadachovą i Arturo Casadevalla wykazały coś niezwykłego. W warunkach laboratoryjnych próbki grzyba wystawione na promieniowanie jonizujące rozwijały się lepiej niż te, które go nie otrzymywały. Promieniowanie nie tylko im nie szkodziło, ale wręcz stymulowało ich rozwój. Okazało się, że promieniowanie jonizujące zmienia właściwości elektroniczne melaniny, potencjalnie zwiększając jej zdolność do przenoszenia ładunków.
To doprowadziło naukowców do postawienia śmiałej hipotezy o tzw. radiosyntezie. Proces ten miałby być analogią do fotosyntezy, z tą różnicą, że zamiast światła słonecznego, źródłem energii byłoby promieniowanie. Melanina pełniłaby funkcję podobną do chlorofilu. Eksperymenty pokazały, że komórki bogate w melaninę wbudowują więcej węgla niż mutanty pozbawione tego pigmentu. Jednocześnie melanina działa jak biologiczna tarcza, pochłaniając i rozpraszając szkodliwe promieniowanie, chroniąc delikatne struktury komórkowe. To podwójne działanie – potencjalne źródło energii i ochrona – wydaje się genialnym ewolucyjnym przystosowaniem do naprawdę nieprzyjaznych warunków.
Mechanizmy molekularne i komórkowe
Naukowcy nie spodziewali się jednak tego, że na poziomie genetycznym, sytuacja wygląda jeszcze bardziej intrygująco. Badania na innym melanizowanym grzybie, Wangiella dermatitidis, wykazały, że ekspozycja na niskie dawki promieniowania jonizującego prowadzi do zmian w ekspresji ponad 3000 genów. Odpowiadają one za kluczowe procesy, takie jak metabolizm, cykl komórkowy czy systemy naprawcze.
Komórki poddane oddziaływaniu promieniowania stają się większe i dzielą się częściej. Co paradoksalne, zatrzymanie się w określonej fazie cyklu komórkowego (fazie G1) zwiększa ich szanse na przeżycie. Melanina wydaje się odgrywać kluczową rolę w stymulowaniu produkcji rybosomów i transporterów, co sugeruje, że może pomagać w przekazywaniu energii do procesów budowy białek. Długotrwała ekspozycja uruchamia również mechanizmy obronne, zwiększając produkcję przeciwutleniaczy i aktywując geny naprawy DNA. Efekt wzmocnionego wzrostu jest szczególnie widoczny w środowiskach ubogich w składniki odżywcze, co mocno wspiera teorię o wykorzystywaniu promieniowania jako alternatywnego źródła energii.
Test w kosmosie i przyszłe zastosowania.
Potencjał tego odkrycia postanowiono przetestować w najbardziej ekstremalnym laboratorium – w przestrzeni kosmicznej. W 2022 roku próbki Cladosporium sphaerospermum umieszczono na zewnątrz Międzynzej Stacji Kosmicznej. Eksperyment pokazał, że warstwa grzyba zmniejszała ilość promieniowania przenikającego do znajdujących się pod nią czujników w porównaniu z próbką kontrolną.
To rodzi fascynujące, choć wciąż odległe, perspektywy. Podczas długotrwałych misji kosmicznych, na przykład na Marsa, ochrona załogi przed promieniowaniem kosmicznym jest jednym z największych wyzwań. Tradycyjne osłony z metalu lub wody są bardzo ciężkie. Biologiczna warstwa ochronna z grzybów mogłaby być lżejszą i potencjalnie samoregenerującą się alternatywą. Rozważa się także zastosowania na Ziemi, takie jak biologiczna dekontaminacja skażonych terenów czy tworzenie lepszych materiałów ochronnych dla personelu narażonego na promieniowanie.
Nierozwiązane zagadki naukowe.
Mimo tych obiecujących odkryć, wiele pytań wciąż pozostaje otwartych. Nie ma jeszcze bezpośrednich, niepodważalnych dowodów na to, że grzyby rzeczywiście „żywią się” promieniowaniem w sensie metabolicznym, przekształcając je w użyteczną energię. Obserwowane zjawisko może być bardzo zaawansowaną reakcją na stres, która zwiększa przeżywalność, ale niekoniecznie jest równoznaczna z nowym typem odżywiania.
Dodatkowo, nie wszystkie grzyby zawierające melaninę wykazują tę samą właściwość. Niektóre gatunki rozwijają się lepiej w obecności promieniowania, inne są na nie obojętne. To wskazuje, że za tym zjawiskiem stoi bardziej złożony mechanizm niż sama obecność pigmentu. Naukowcy badają także zjawisko radiotropizmu – czy grzyby aktywnie „poszukują” źródeł promieniowania, czy jest to efekt uboczny innych procesów.
To, co wiemy na pewno, to fakt, że życie potrafi zaskakiwać. Czarny grzyb z Czarnobyla robi coś wyjątkowo sprytnego z promieniowaniem, co pozwala mu nie tylko nie umrzeć, ale wręcz czuć się w nim doskonale. Pełne rozszyfrowanie tego mechanizmu zajmie jeszcze wiele lat badań. Perspektywy, które się rysują – od ochrony astronautów po nowe metody oczyszczania środowiska – są na tyle istotne, że dalsze badania z pewnością będą kontynuowane. Warto jednak patrzeć na nie z cierpliwością i zdrowym dystansem, pamiętając, że od fascynującego odkrycia w laboratorium do praktycznego zastosowania wiedzie zwykle długa i kręta droga.