Грибок из Чернобыля питается радиацией

В одном из самых радиоактивных мест на планете — внутри саркофага над разрушенным четвёртым энергоблоком Чернобыльской АЭС — учёные обнаружили организм, который не боится смертоносного излучения. Более того, он, похоже, черпает из него энергию. Этот чёрный грибок с бархатистой поверхностью ставит перед наукой вопросы, ответы на которые пока так и не найдены, — но уже вдохновляет инженеров на создание живых радиационных щитов для космических полётов.

Находка в сердце мёртвой зоны

Когда в конце девяностых группа украинских микробиологов под руководством Нелли Ждановой из Национальной академии наук Украины решилась на полевую экспедицию в зону отчуждения, учёные не ожидали увидеть ничего живого внутри укрытия над разрушенным реактором. Уровень ионизирующего излучения там до сих пор смертельно опасен для человека. Тем сильнее было их изумление, когда на стенах и в лужах радиоактивной воды обнаружилось целое сообщество грибов — 37 видов.

Среди них доминировал один: тёмный, почти чёрный грибок под названием кладоспориум шароспоровый. Он не просто присутствовал — он демонстрировал наивысшие уровни радиоактивного загрязнения среди всех собранных образцов. Словно этот организм намеренно выбирал самые опасные участки и обживал их.

Меланин как ключ к выживанию

Чтобы понять, почему грибок чувствует себя так вольготно в среде, губительной для большинства живых существ, стоит вспомнить, что такое ионизирующее излучение. Это потоки частиц с энергией, достаточной для того, чтобы выбивать электроны из атомов. В результате разрушаются молекулы, нарушаются биохимические реакции, повреждается структура ДНК. Для человека последствия катастрофичны, хотя в медицине это свойство используют для уничтожения раковых клеток.

Кладоспориум шароспоровый, однако, не только устоял перед этим воздействием, но и, по наблюдениям исследователей, стал расти быстрее. Разгадку учёные увидели в меланине — том самом пигменте, который у человека отвечает за цвет кожи и защиту от ультрафиолета. У этого грибка меланин содержится в огромных количествах, придавая ему характерный тёмный окрас.

В начале двухтысячных радиофармаколог Екатерина Дадачова и иммунолог Артуро Касадеваль из Медицинского колледжа имени Альберта Эйнштейна в Нью-Йорке выяснили, что ионизирующее излучение изменяет электронную структуру грибкового меланина. Облучённый пигмент в четыре раза эффективнее восстанавливал молекулу-переносчик энергии — по сравнению с необлучённым.

Радиосинтез: фотосинтез наоборот

В 2008 году Дадачова и Касадеваль выдвинули гипотезу, которая звучит почти как научная фантастика. По их предположению, меланин в клетках грибка выполняет роль, схожую с хлорофиллом в растениях. Только вместо солнечного света этот пигмент «собирает» энергию ионизирующего излучения и преобразует её в химическую. Процесс назвали радиосинтезом — по аналогии с фотосинтезом.

При этом меланин работает в двух направлениях: одновременно служит защитным экраном от разрушительного воздействия радиации и инструментом для извлечения из неё пользы. Звучит красиво, но вот незадача — строго доказать существование радиосинтеза пока никому не удалось. Учёным не удалось зафиксировать ни фиксацию углерода под действием излучения, ни конкретный метаболический путь, по которому грибок преобразует радиацию в энергию.

Отдельного внимания заслуживает человеческое измерение этой истории: Чернобыль давно стал не только символом техногенной катастрофы, но и местом, где особенно остро ощущаются последствия спешки, ошибок и высокой цены таких решений. Судьба зоны отчуждения и покинутой Припяти до сих пор вызывает огромный интерес, потому что за сухими фактами аварии стоят реальные жизни, внезапно оборванный привычный мир и целый город, оставшийся памятником трагедии. Подробнее об этих событиях можно прочитать в материале о чернобыльской катастрофе и судьбе Припяти.

Испытание космосом

Независимо от того, как именно кладоспориум извлекает выгоду из радиации, его необычные свойства заинтересовали инженеров и специалистов по космическим полётам. Одна из главных угроз для астронавтов за пределами магнитного поля Земли — космическое излучение, способное повреждать ДНК и повышать риск онкологических заболеваний. Любая дополнительная защита — это дополнительный вес, а каждый лишний килограмм при запуске обходится дорого.

В 2018–2019 годах грибок отправили на Международную космическую станцию. Эксперимент длился тридцать дней: образец поместили в чашку Петри, одна половина которой содержала культуру грибка, а вторая — только питательную среду. Датчики зафиксировали, что через сторону с выросшим грибком проходило примерно на два с половиной процента меньше радиации, чем через контрольную. При этом сам грибок за время эксперимента вырос на двадцать один процент больше обычного.

По расчётам исследователей, слой такого грибка толщиной около двадцати одного сантиметра мог бы существенно снизить годовую дозу облучения на поверхности Марса. А поскольку живой организм способен расти, самовосстанавливаться и размножаться из небольшого образца, он мог бы стать основой для самовоспроизводящегося биологического щита — идея, особенно привлекательная для длительных миссий вдали от Земли.

Загадка без ответа

Несмотря на десятилетия исследований, главный вопрос остаётся открытым: что именно делает грибок с радиацией? Радиосинтез — пока лишь гипотеза. Команда инженера Нильса Аверша из Стэнфордского университета прямо указывает, что до сих пор не продемонстрирован ни один биохимический путь, по которому ионизирующее излучение превращалось бы в полезную для клетки энергию.

Ещё больше запутывает картину поведение родственных видов. Чёрные дрожжи вангиелла также ускоряют рост под действием радиации. Однако другой вид кладоспориума — кладоспориоидный — в ответ на облучение лишь усиливает выработку меланина, но растёт с прежней скоростью. Значит, способность извлекать из радиации нечто полезное — не универсальное свойство меланизированных грибов, а особая адаптация отдельных видов.

Является ли усиленный рост кладоспориума шароспорового истинным питанием радиацией — или это всего лишь стрессовая реакция, помогающая выживать в экстремальных, но отнюдь не идеальных условиях? Наука пока не в состоянии дать однозначный ответ.

Статья по теме на LifeGlobe.net: Генетический след Чернобыля в новом поколении

Интересный факт

Грибы из зоны отчуждения демонстрируют удивительное явление, названное радиотропизмом: их гифы — нитевидные отростки — целенаправленно растут в сторону источника радиации. В лабораторных экспериментах из двадцати семи протестированных штаммов восемнадцать, то есть почти две трети, активно тянулись к радиоактивному источнику, словно растение к свету. Причём такое поведение проявляли даже грибки, выделенные из незагрязнённых почв далеко за пределами Чернобыля, — а значит, способность чувствовать и использовать радиацию может быть куда более древней, чем считалось ранее.