Funghi di Chernobyl: vita anomala sotto le radiazioni

2024 Autore: Seth Attwood | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-16 16:08

La vita è in grado di domare anche le radiazioni mortali e utilizzare la sua energia a beneficio di nuove creature.

Contrariamente a molte aspettative, il disastro di Chernobyl non ha trasformato le foreste circostanti in un deserto nucleare morto. Ogni nuvola ha un lato positivo e, dopo l'istituzione della zona di esclusione, la pressione antropica sulla natura locale è diminuita drasticamente. Anche nelle aree più danneggiate, la vita vegetale si è rapidamente ripresa, cinghiali, orsi e lupi sono tornati nella valle di Pripyat. La natura prende vita come una favolosa Fenice, ma l'invisibile e soffocante presa delle radiazioni si fa sentire ovunque.

"Stavamo camminando nei boschi, il cielo era dipinto con un magnifico tramonto", afferma il microbiologo americano Christopher Robinson, che ha lavorato qui nel 2018. - In un'ampia radura, abbiamo incontrato dei cavalli, una quarantina. E avevano tutti gli occhi gialli che a malapena riuscivano a distinguere tra noi che passavamo». In effetti, gli animali soffrono di cataratta in massa: la vista è particolarmente sensibile alle radiazioni e la cecità è un risultato comune di una lunga vita nella zona di esclusione. I disturbi dello sviluppo sono comuni negli animali locali e spesso si verifica il cancro. E ancora più disastroso essere vicino all'ex epicentro dell'incidente.

Il quarto blocco, esploso nel 1986, è stato coperto da un sarcofago protettivo pochi mesi dopo, dove sono stati raccolti altri detriti radioattivi dal sito. Ma già nel 1991, quando la microbiologa Nelly Zhdanova e i suoi colleghi esaminarono questi resti usando manipolatori telecomandati, la vita si presentò anche qui. È stato scoperto che i detriti mortali erano abitati da fiorenti comunità di funghi neri.

Negli anni successivi furono individuati tra loro rappresentanti di un centinaio di generi. Alcuni di loro non solo resistono al livello mortale delle radiazioni, ma anche loro stessi ne sono attratti, come le piante alla luce.

Sopravvivenza

Le radiazioni ad alta energia sono pericolose per tutti gli esseri viventi. Danneggia facilmente il DNA, causando mutazioni ed errori nel codice. Le particelle pesanti sono in grado di rompere i composti chimici come le palle di cannone, portando alla comparsa di radicali attivi, che interagiscono immediatamente con il primo vicino che trovano. Un bombardamento sufficientemente intenso può causare la radiolisi delle molecole d'acqua e un'intera pioggia di reazioni casuali che uccidono la cellula. Nonostante ciò, alcune creature mostrano una straordinaria resistenza a tali influenze.

Gli organismi unicellulari hanno una struttura relativamente semplice e non è così facile interrompere il loro metabolismo a causa dei radicali liberi e potenti strumenti di riparazione delle proteine riparano rapidamente il DNA danneggiato. Di conseguenza, i funghi sono in grado di assorbire fino a 17.000 Gray di energia radiante, molti ordini di grandezza in più rispetto alla quantità sicura per l'uomo. Inoltre, alcuni di loro godono letteralmente di tale "pioggia" radioattiva.

Il famoso Canyon dell'Evoluzione vicino al Monte Carmelo in Israele è orientato con un pendio verso l'Europa, l'altro verso l'Africa. La differenza tra la loro illuminazione raggiunge l'800%, e il versante "africano" irradiato dal sole è abitato da funghi che crescono meglio in presenza di radiazioni. Come quelli trovati a Chernobyl, appaiono neri a causa delle grandi quantità di melanina. Questo pigmento è in grado di intercettare particelle ad alta energia e dissipare la loro energia, preservando le cellule dai danni.

Sciogliendo una tale cellula fungina, al microscopio, si può vedere il suo "fantasma" - una sagoma nera di melanina, che si accumula in strati concentrici nella parete cellulare. I funghi del lato "africano" del canyon ne contengono tre volte di più rispetto agli abitanti del versante "europeo". Sono anche ricchi di molti microbi che vivono negli altopiani, che in condizioni naturali ricevono fino a 500-1000 Gray all'anno. Ma anche una quantità così decente di radiazioni assorbite per i funghi non è nulla. È improbabile che tutta questa melanina sia prodotta solo per protezione.

Prosperità

Anche Nelly Zhdanova nel 1991 dimostrò che i funghi raccolti vicino alla centrale nucleare di Chernobyl raggiungono la fonte di radiazioni e crescono meglio in sua presenza. Nel 2007, questi risultati sono stati sviluppati dai biologi Arturo Casadevala ed Ekaterina Dadachova che lavorano negli Stati Uniti. Gli scienziati hanno dimostrato che sotto l'influenza di radiazioni centinaia di volte superiori allo sfondo naturale, i funghi neri melanizzati (Cladosporium sphaerospermum, Wangiella dermatitidis e Cryptococcus neoformans) assimilano il carbonio dal mezzo nutritivo tre volte più intensamente. Allo stesso tempo, i funghi albini mutanti, incapaci di produrre melanina, tolleravano facilmente le radiazioni, ma crescevano al ritmo normale.

Vale la pena dire che la melanina può essere presente nelle cellule in configurazioni chimiche leggermente diverse. La sua forma principale nell'uomo è l'eumelanina, protegge la pelle dalle radiazioni ultraviolette e le conferisce un colore marrone-nero. Il colore rosso delle labbra e dei capezzoli è determinato dalla presenza di feomelanina. Ed è la feomelanina prodotta dalle cellule fungine sotto l'influenza delle radiazioni, sebbene in tali quantità sembri già completamente nera.

La transizione da eu- a feomelanina è accompagnata da un aumento del trasferimento di elettroni da NADP a ferricianuro - questo è uno dei primi passi nella biosintesi del glucosio. Non sorprende che, secondo alcune ipotesi, tali funghi siano in grado di svolgere reazioni simili alla fotosintesi, ma invece della luce utilizzino l'energia della radiazione radioattiva. Questa capacità consente loro di sopravvivere e prosperare dove muoiono organismi più complessi e schizzinosi.

Un gran numero di spore fungine altamente melanizzate si trovano nei depositi del primo periodo cretaceo. In quell'epoca, molti animali e piante si estinsero: "Questo periodo coincide con il passaggio attraverso lo" zero magnetico "e la perdita temporanea dello" scudo geomagnetico "che protegge la Terra dalle radiazioni", scrive Ekaterina Dadachova. I funghi radiotrofi non hanno potuto fare a meno di approfittare di questa situazione. Prima o poi useremo anche questo.

Appendice

L'uso della melanina per utilizzare l'energia delle radiazioni è ancora solo un'ipotesi. Tuttavia, la ricerca continua, dal momento che il radiotrofico non è qualcosa di esotico. In condizioni di mancanza di risorse e radiazioni sufficienti, alcuni funghi comuni possono migliorare la sintesi della melanina e mostrare la capacità di "nutrirsi di radiazioni". Ad esempio, i suddetti C. sphaerospermum e W. dermatitidis sono organismi del suolo diffusi e C. neoformans a volte infettano l'uomo, causando criptococcosi infettiva.

Tali funghi crescono abbastanza facilmente in condizioni di laboratorio, sono facili da manipolare. E grazie alla loro capacità di popolare aree ad alta contaminazione, possono diventare un comodo strumento per lo smaltimento dei rifiuti radioattivi. Oggi, tali rifiuti, ad esempio vecchie tute da lavoro, vengono solitamente pressati e arrotolati per essere immagazzinati fino a quando i nuclidi instabili non si esauriscono naturalmente. È possibile che i funghi che possono sopravvivere con radiazioni ad alta energia accelereranno questo processo a volte.

Nel 2016, i funghi melanizzati raccolti vicino alla centrale nucleare di Chernobyl sono stati inviati nello spazio. Anche con tutte le schermature prese in considerazione, i normali livelli di radiazione sulla ISS sono da 50 a 80 volte superiori alla radiazione di fondo vicino alla superficie terrestre, fornendo le condizioni per la crescita di tali cellule. I campioni hanno trascorso circa due settimane in orbita prima di essere restituiti per consentire agli scienziati di indagare su come la microgravità li ha colpiti. Forse un giorno i funghi dovranno vivere così di generazione in generazione.

L'energia di radiazione di una stella si indebolisce rapidamente mentre si sposta alla periferia del sistema solare, ma la radiazione cosmica è presente nelle periferie più lontane. In teoria, la melanina delle cellule fungine potrebbe essere utilizzata per produrre biomassa o sintetizzare molecole complesse che sarebbero necessarie durante le missioni con equipaggio a lunga distanza. È probabile che oltre alle serre verdi e lussureggianti sulla navicella spaziale del futuro, bisognerà organizzarne un'altra, la più lontana, che sarà ricoperta da utili muffe nere in grado di assorbire l'energia delle radiazioni.