Czarnobylski grzyb, który „lubi” promieniowanie

Na ścianie jednego z najbardziej radioaktywnych budynków na Ziemi rośnie czarny grzyb Cladosporium sphaerospermum. Naukowcy odkryli, że w obecności promieniowania nie tylko nie ginie, ale rozwija się lepiej, a cienka warstwa jego plechy potrafi nawet osłabiać dawkę promieniowania. Badacze zastanawiają się, czy w przyszłości taki organizm może pomóc ludziom chronić się przed promieniowaniem kosmicznym.

Opisywany grzyb zasiedla ściany silnie skażonych elementów infrastruktury w Czarnobylu – jednego z najbardziej radioaktywnych miejsc na świecie. To tam zauważono, że zupełnie czarne kolonie Cladosporium sphaerospermum dobrze radzą sobie w warunkach, w których większość organizmów dawno by obumarła. 

Późniejsze badania wykazały, że w samych wewnętrznych częściach osłony zniszczonego reaktora może występować co najmniej 37 gatunków grzybów, przy czym dominują te, które – podobnie jak C. sphaerospermum – zawierają dużo melaniny i są niemal czarne.

Najbardziej niezwykłą cechą czarnobylskiego grzyba jest niezwykle wysoka zawartość melaniny – pigmentu znanego m.in. z ludzkiej skóry. To właśnie ona pozwala organizmowi przetrwać w otoczeniu intensywnego promieniowania jonizującego. Badania zespołu Jekateriny Dadachovej i Arturo Casadevalla pokazały, że u grzybów melanina potrafi zmieniać swoje właściwości elektroniczne pod wpływem promieniowania, a melanizowane szczepy rosną szybciej niż ich „bezbarwne” odpowiedniki. 

Melanina działa też jak osłona: pochłania część energii promieniowania i rozprasza ją w sposób mniej szkodliwy dla komórek. To tłumaczy, dlaczego właśnie ciemne, bogate w melaninę grzyby dominują w miejscach najsilniej skażonych radioaktywnie.

Część badaczy wysunęła hipotezę, że melanina w takich grzybach nie tylko chroni przed promieniowaniem, ale także pozwala wykorzystywać je jako dodatkowe źródło energii. Zaproponowano dla tego procesu nazwę „radiosynteza”, w nawiązaniu do fotosyntezy, w której rośliny pobierają energię z promieniowania słonecznego. 

Eksperymenty laboratoryjne wskazują, że melanizowane gatunki – w tym Cladosporium sphaerospermum – w silnym polu promieniowania rosną szybciej, zużywają więcej substratów metabolicznych i tworzą więcej biomasy niż te same grzyby pozbawione melaniny. Wciąż jednak trwa dyskusja, na ile promieniowanie faktycznie „dokarmia” grzyba, a na ile melanina po prostu pomaga mu lepiej znosić stres środowiskowy. 

Zdolności C. sphaerospermum zainteresowały nie tylko biologów, ale też inżynierów związanych z astronautyką. W 2020 r., a następnie w kolejnych latach, próbki grzyba trafiły na Międzynarodową Stację Kosmiczną. Na ISS sprawdzano, jak radzi sobie on w mikrograwitacji i czy rzeczywiście potrafi osłabiać docierające do stacji promieniowanie kosmiczne.

W jednym z eksperymentów cienka, około 1,7-milimetrowa warstwa grzybni zmniejszała dawkę rejestrowanego pod nią promieniowania o nieco ponad 2 procent w porównaniu z „gołą” pożywką. To niewielka, ale mierzalna różnica. Modele teoretyczne sugerują, że grubsza warstwa biomasy mogłaby w istotny sposób redukować promieniowanie, co potencjalnie ma znaczenie np. dla baz na Marsie czy długotrwałych misji międzyplanetarnych. 

Radiotrofne, bogate w melaninę grzyby traktowane są dziś jako kandydaci do naturalnych, samoodnawialnych „tarcz” przeciwko promieniowaniu. Zamiast wozić w kosmos tony ciężkich osłon, można by – przynajmniej teoretycznie – hodować warstwy grzybni, które same się rozrastają i naprawiają ewentualne uszkodzenia. 

Ta sama melaninowa osłona może być wykorzystana także na Ziemi. Trwają prace nad nanocząstkami melaniny, które mają chronić np. nasiona roślin wystawianych na promieniowanie czy materiały techniczne używane w energetyce jądrowej. Rozważa się też udział takich grzybów w bioremediacji silnie skażonych terenów – ich obecność może przyspieszać naturalne procesy „zagospodarowywania” radioaktywnego środowiska przez żywe organizmy. 

Historia czarnobylskiego grzyba pokazuje, jak elastyczne potrafi być życie. Mimo to naukowcy podkreślają, że radiosynteza pozostaje hipotezą, a dokładny bilans energetyczny takich organizmów nie został jeszcze w pełni poznany. Wiadomo, że grzyby te lepiej znoszą promieniowanie, ale dopiero kolejne badania pokażą, czy rzeczywiście potrafią wykorzystywać je jako realne „paliwo” do życia. 

Jedno jest pewne: czarna pleśń z ruin reaktora, z początku traktowana jako ciekawostka z miejsca katastrofy, stała się dziś ważnym obiektem badań. Może pomóc nie tylko zrozumieć, jak organizmy radzą sobie w ekstremalnych warunkach, ale także podsunąć zupełnie nowe rozwiązania dla medycyny, energetyki jądrowej i przyszłej eksploracji kosmosu.

red.