Як чорний гриб із Чорнобиля, що “живиться” радіацією, може захистити астронавтів

Чорна цвіль, що заполонила зруйнований реактор Чорнобильської атомної електростанції, виявила здатність не лише виживати під дією іонізуючого випромінювання, а й зростати завдяки йому. Відкриття української дослідниці Неллі Жданової стало основою нових підходів до очищення радіоактивних територій. Воно також привернуло увагу космічного агентства NASA, яке розглядає такі гриби як можливий захист для астронавтів, пише BBC.

У 1997 році Жданова вперше виявила чорну плісняву всередині покинутих приміщень четвертого реактора, де рівень радіації залишався критично високим. Грибок оселився на стелі, стінах і металевих трубах, попри умови, які вважалися непридатними для життя. Дослідження показало, що гриби розростаються до джерел випромінювання, що Жданова назвала “радіотропізмом”.

Радіотропні гриби росли всупереч загальним очікуванням, адже іонізуюче випромінювання зазвичай руйнує ДНК і білки. Попередні роботи Жданової продемонстрували, що гриби не лише рухаються до радіоактивних частинок у ґрунті, а й досягають самого реактора, де найвищий рівень радіації.

Ключову роль у цьому відіграє меланін – пігмент, що надає грибам чорного забарвлення. Жданова припустила, що меланін захищає клітини від іонізуючого випромінювання, подібно до того, як темніший відтінок шкіри захищає людей від ультрафіолету. Пізніші спостереження за жабами з чорнобильських ставків, що темнішали з покоління в покоління і краще виживали, підтвердили захисну роль цього пігменту.

У 2007 році ядерна фізикиня Катерина Дадачова довела, що гриби з меланіном не лише спрямовуються до радіації, а й ростуть швидше під її впливом. Під дією радіоактивного цезію їхній ріст прискорювався приблизно на 10%. 

Дадачова припустила, що гриби “харчуються” радіацією. Вона назвала цей процес “радіосинтезом”. 

“Енергія іонізуючого випромінювання приблизно в мільйон разів вища за енергію білого світла, яке використовується у фотосинтезі”, – пояснила науковиця.

Попри це, радіосинтез залишається теорією, адже дослідникам потрібно визначити точний механізм взаємодії меланіну з метаболізмом. Деякі види меланізованих грибів не проявляють радіотропізму, що підтвердили дослідження 2006 та 2022 років. У Сандійській національній лабораторії не знайшли різниці в рості грибів під дією цезію та ультрафіолету.

Утім, у 2018 році експеримент на Міжнародній космічній станції знову продемонстрував подібний ефект. Зразки Cladosporium sphaerospermum, знайдені Ждановою у Чорнобилі, росли в космосі в середньому у 1,21 раза швидше. 

“Ми показали, що він краще росте в космосі”, – сказав біохімік Нільс Авереш. Він не виключає, що це може бути реакцією на невагомість, і проводить додаткові дослідження на Землі.

Команда Авереша також перевірила здатність грибів блокувати галактичне космічне випромінювання. Датчики під зразками на МКС зафіксували менший рівень випромінювання, який зменшувався зі зростанням грибів. Дослідники зазначили, що навіть тонкий шар біомаси забезпечував помітний захист.

Хоча меланін – не єдиний можливий фактор захисту, сама концепція привертає значну увагу. Вода також є ефективним щитом, але важка для транспортування у великих обсягах. Це створює проблеми для будівництва баз на Місяці та Марсі, які планують США, Китай та приватні компанії на кшталт SpaceX.

Астробіологиня NASA Лінн Ротшильд порівняла доставляння матеріалів у космос з “черепахою, яка несе свій панцир”. Дослідження привели до концепції “мікоархітектури” – стін та конструкцій, вирощених із грибного міцелію на місці. Така біоархітектура могла б відновлюватися самостійно та одночасно служити радіаційним бар’єром.