U svibnju 1997. Nelli Ždanova ušla je na jedno od najradioaktivnijih mjesta na Zemlji – napuštene ruševine eksplodirane černobilske nuklearne elektrane – i otkrila da nije sama. Po stropu, zidovima i unutar metalnih cijevi koje štite električne kabele nastanila se crna plijesan na mjestu za koje se nekad smatralo da je potpuno nepogodno za život, piše BBC. U poljima i šumama izvan zone vukovi i divlje svinje vratili su se u nedostatku ljudi. No i danas postoje zone s ogromnim razinama radijacije zbog materijala izbačenog iz reaktora prilikom eksplozije. Plijesan – sastavljena od više različitih vrsta gljivica – učinila je nešto izvanredno. Ona se nije razvila u Černobilu samo zato što su radnici otišli, već iz drugog razloga. Naime, Ždanova je u ranijim istraživanjima tla oko Černobila ustanovila da gljivice zapravo rastu prema radioaktivnim česticama razbacanim po području. Zaključila je da su doprle do izvornog izvora radijacije – prostorija unutar eksplodirane zgrade reaktora.
Svakim ulaskom u zonu izlažući se opasnoj radijaciji, Ždanova je radikalno promijenila naše shvaćanje kako radijacija utječe na život na Zemlji. Njezino otkriće danas nudi nadu u sanaciju radioaktivnih područja i čak u zaštitu astronauta od štetne radijacije tijekom putovanja svemirom. Jedanaest godina prije Ždanovinih posjeta, rutinski sigurnosni test reaktora broj 4 u Černobilskoj nuklearki brzo se pretvorio u najgoru nuklearnu nesreću u povijesti. Niz grešaka u konstrukciji i rukovanju reaktorom doveo je do ogromne eksplozije u ranim satima 26. travnja 1986. Posljedica je bila masovno ispuštanje radionizirajućih radionuklida. Radioaktivni jod bio je glavni uzrok smrti u prvim danima i tjednima, a kasnije i raka. Kako bi se smanjio rizik od trovanja radijacijom i dugoročnih zdravstvenih posljedica, uspostavljena je zona isključenja od 30 km (poznata i kao „zona otuđenja“) da bi se ljudi držali podalje od najgoreg radioaktivnog otpada reaktora 4.
Dok su ljudi bili udaljeni, Ždanovina crna plijesan polako je kolonizirala područje. Kao što biljke rastu prema sunčevoj svjetlosti, istraživanja su pokazala da se crna plijesan razvila zbog ionizirajućeg zračenja. No „radiotropizam“, kako ga je Ždanova nazvala, bio je paradoks: ionizirajuće zračenje općenito je milijun puta jače od sunčeve svjetlosti – prava baraža radioaktivnih čestica koje režu DNK i proteine kao metci meso. Šteta koju uzrokuje može izazvati opasne mutacije, uništiti stanice i ubiti organizme.
Osim očito radiotropnih gljivica, Ždanova je pronašla još 36 uobičajenih, ali daleko srodnih vrsta gljivica koje su rasle oko Černobila. Tijekom sljedeća dva desetljeća njezin pionirski rad na radiotropnim gljivicama proširio se daleko izvan Ukrajine. Unaprijedio je znanje o potencijalno novoj osnovi života na Zemlji – onoj kojoj se bazira na radijaciji umjesto na sunčevoj svjetlosti. I doveo je do toga da NASA razmatra da odijela astronauta "obloži" gljivicama, kako bi ih zaštitila od štetne radijacije.
U središtu priče je pigment koji je široko rasprostranjen u životu na Zemlji: melanin. Ta molekula, koja može biti od crne do crvenkasto-smeđe, odgovorna je za različite boje kože i kose kod ljudi. Međutim, ona je također i razlog zašto su različite vrste plijseni bile u Černobilu bile crne boje. Njihove stanične stijenke bile su prepune melanina. Baš kao što tamnija koža štiti naše stanice od ultraljubičastog (UV) zračenja, Ždanova je posumnjala da melanin ovih gljivica djeluje kao štit protiv ionizirajućeg zračenja.
Ne koriste melanin samo gljivice. U ribnjacima oko Černobila žabe s većom koncentracijom melanina u stanicama (dakle tamnije) bolje su preživljavale i razmnožavale se, pa je lokalna populacija postupno postajala crna. U ratovanju štit odbija strijelu od tijela vojnika. Melanin ne radi tako – nema tvrdu ili glatku površinu. Zračenje (bilo UV ili radioaktivne čestice) „guta“ se u njegovoj neurednoj strukturi, energija se raspršuje umjesto da se odbija. Melanin je i antioksidans – može neutralizirati reaktivne ione koje radijacija stvara u biološkom materijalu i vratiti ih u stabilno stanje.
Godine 2007. Ekaterina Dadačova, nuklearna znanstvenica s Albert Einstein College of Medicine u New Yorku, nadovezala se na Ždanovin rad otkrivši da rast ovih gljivica nije samo usmjeren (radiotropan), već da se u prisutnosti radijacije zapravo ubrzava. Melanizirane gljivice, baš one iz černobilskog reaktora, rasle su 10 % brže u prisutnosti radioaktivnog cezija nego iste gljivice uzgojene bez radijacije. Dadačova i tim otkrili su i da zračene melanizirane gljivice koriste energiju zračenja za pokretanje metabolizma – drugim riječima, hrane se njome. Ždanova je pretpostavila da gljivice nekako iskorištavaju energiju zračenja, a Dadačovina istraživanja to su potvrdila. Ove gljivice nisu rasle prema radijaciji samo zbog topline ili neke nepoznate reakcije kako je Ždanova mislila – Dadačova je vjerovala da aktivno „jedu“ energiju zračenja. Taj proces nazvala je „radiosinteza“, a melanin je bio ključ teorije.
„Energija ionizirajućeg zračenja otprilike je milijun puta veća od energije bijele svjetlosti koju biljke koriste u fotosintezi“, kaže Dadačova. „Treba vam vrlo snažan pretvornik energije, a mi mislimo da je melanin upravo to – da može pretvoriti ionizirajuće zračenje u upotrebljivu energiju.“ Radiosinteza je još uvijek samo teorija – može se dokazati samo ako se otkrije točan mehanizam između melanina i metabolizma odnosno točan „receptor“ ili udubljenje u zamršenoj strukturi melanina koji pretvara zračenje u energiju za rast.
U novije vrijeme Dadačova i kolege počeli su identificirati neke puteve i proteine koji bi mogli biti odgovorni za ubrzani rast gljivica pod zračenjem. Nisu sve melanizirane gljivice radiotropne ili pokazuju pozitivan rast pod zračenjem. Studija Ždanove i suradnika iz 2006. pokazala je da je samo 9 od 47 vrsta melaniziranih gljivica sakupljenih u Černobilu raslo prema izvora radioaktivnog cezija-137. Slično tome, 2022. znanstvenici iz Sandia National Laboratories u Novom Meksiku nisu našli razliku u rastu između dviju vrsta gljivica (jedne melanizirane, druge ne) kada su izložene UV zračenju i ceziju-137.
Ali iste te godine ponovno je zabilježen ubrzani rast gljivica pod zračenjem – u svemiru. Za razliku od radioaktivnog raspada u Černobilu, galaktičko kozmičko zračenje je nevidljiva oluja nabijenih protona koji putuju gotovo brzinom svjetlosti kroz Svemir. Potječu od eksplozija zvijezda izvan našeg Sunčevog sustava i prolaze čak i kroz olovo. Na Zemlji nas štiti atmosfera, ali za astronaute u dubokom svemiru ono je nazvano „najvećom opasnošću“ za njihovo zdravlje.
Ipak, ni galaktičko kozmičko zračenje nije bilo problem za uzorke gljivice Cladosporium sphaerospermum – iste one koju je Ždanova pronašla po cijelom Černobilu – prema studiji koja je te gljivice poslala na Međunarodnu svemirsku postaju u prosincu 2018. „Pokazali smo da bolje raste u svemiru“, kaže Nils Averesch, biokemičar sa Sveučilišta Florida i koautor studije. U usporedbi s kontrolnim uzorcima na Zemlji, gljivice izložene galaktičkom kozmičkom zračenju 26 dana rasle su u prosjeku 1,21 puta brže.
Ipak, Averesch još nije uvjeren da je to zato što C. sphaerospermum koristi zračenje kao izvor energije. Povećani rast mogao je biti i posljedica bestežinskog stanja, faktora kojeg gljivice na Zemlji nisu imale. Averesch trenutno provodi pokuse na stroju za slučajno pozicioniranje koji simulira bestežinsko stanje na Zemlji kako bi razdvojio ta dva moguća uzroka.
No Averesch i kolege također su testirali zaštitni potencijal melanina u C. sphaerospermum postavljanjem senzora ispod uzorka gljivice na ISS-u. U usporedbi s uzorcima bez gljivice, količina blokiranog zračenja rasla je kako je gljivica rasla, a čak i tanki sloj plijesni u Petrijevoj zdjelici djelovao kao učinkovit štit. „S obzirom na relativno tanak sloj biomase, ovo može ukazivati na izuzetnu sposobnost C. sphaerospermum da apsorbira svemirsko zračenje u promatranom spektru“, napisali su istraživači. Averesch kaže da je još moguće da navodni radioprotektivni učinci gljivica potječu od drugih bioloških komponenti, a ne samo od melanina. Voda, na primjer (molekula s velikim brojem protona – osam u kisiku i po jedan u svakom vodiku), jedan je od najboljih načina zaštite od protona koji zuje svemirom – astrobiološki ekvivalent gašenja vatre vatrom.
Unatoč tome, rezultati otvaraju uzbudljive mogućnosti za rješavanje problema stanovanja u svemiru. I Kina i SAD planiraju imati bazu na Mjesecu u sljedećim desetljećima, dok SpaceX iz Teksasa planira prvu misiju na Mars do kraja 2026., a slijetanje ljudi tri do pet godina kasnije. Svi ljudi koji će živjeti u tim bazama morat će biti zaštićeni od kozmičkog zračenja. No korištenje vode ili polietilenske plastike kao zaštitnog omotača bilo bi preteško za lansiranje.
Metal i staklo imaju isti problem. Lynn J Rothschild, astrobiologinja iz NASA-inog Ames Research Centra, usporedila je transport tih materijala u svemir radi gradnje baza s kornjačom koja svuda nosi svoj oklop. „Pouzdan plan, ali s ogromnim energetskim troškovima“, rekla je 2020. u NASA-inoj objavi.
Njezina istraživanja dovela su do ideje o namještaju i zidovima od gljivica koji bi se mogli uzgajati na Mjesecu ili Marsu. Takva „mikro-arhitektura“ ne bi samo smanjila troškove lansiranja, već – ako se pokaže da su nalazi Dadačove i Averescha točni – mogla bi poslužiti i kao štit od zračenja, samoregenerirajuća barijera između ljudi u svemiru i oluje galaktičkog kozmičkog zračenja. Baš kao što je crna plijesan kolonizirala napušteni svijet Černobila, možda će jednog dana štititi naše prve korake na novim svjetovima Sunčevog sustava.
Otvori KEKS Pay
