Чернобилските габи како штит од космички зраци за мисии во длабоката вселена 

Во 1986 година, 4-тата единица на нуклеарната централа Чернобил во Украина (поранешен Советски Сојуз) претрпе масивен пожар и експлозија на пареа. Невидената несреќа ослободи над 5% од радиоактивното јадро на реакторот, кое се состоеше од над 100 радиоактивни елементи (главно јод-131, цезиум-137 и стронциум-90) во околината. Нивото на зрачење беше екстремно високо за да преживеат животните форми во близина. Боровите дрвја на површина од 10 квадратни километри околу местото на несреќата беа уништени во рок од неколку недели поради изложеност на смртоносни дози на зрачење. Сепак, одредени мувли и црни габи не само што го преживеаа опасно високото ниво на зрачење, туку беше откриено дека напредуваат на местото на несреќата. Последователните студии изолираа околу 200 соеви од 2000 видови габи од местото. Беше откриено дека габичните хифи растат кон изворот на јонизирачко бета и гама зрачење исто како што зелените растенија растат кон сончевата светлина. Поинтересно е што изложеноста на јонизирачко зрачење се чини дека им овозможила на меланизираните габични клетки зголемен раст, што укажува на зафаќање на енергија од меланинскиот пигмент во присуство на високоенергетско зрачење (слично на зафаќањето на енергија од хлорофилот во сончевата светлина во фотосинтезата). Во 2022 година, експеримент на Меѓународната вселенска станица (ISS) покажа дека овие габи покажуваат способности за радиоотпорност и радиосинтеза и во вселената. Ова сугерира дека меланизираните габи кои преживуваат и напредуваат во екстремни услови на зрачење, како што е местото на несреќата во Чернобил, можат да се користат за заштита на длабоковселенските човечки живеалишта од космичките зраци и за зафаќање на енергија (од космичките зраци) за подобрување на енергетската автономија на длабоковселенските мисии како што е Артемида кон идните човечки живеалишта на Месечината и Марс.  

Нуклеарните реактори ширум светот најчесто користат збогатен ураниум што содржи околу 3-5% ураниум-235 како фисионен материјал (некои напредни реактори за размножување може да користат и плутониум-239 или ториум-233). Примарните производи на контролирана фисија на ураниум-235 во реакторите се полесни јадра на криптон и бариум, слободни неутрони и голема количина на енергија. Понатамошните радиоактивни распаѓања на нестабилните полесни фисионни фрагменти (јадра на криптон и бариум) ослободуваат бета честички, гама зраци и други стабилни нуспроизводи.  

Чернобилска несреќа (1986) 

Во 1986 година, пожарот и експлозијата на пареа во 4-тата единица на нуклеарната централа Чернобил во Украина (тогашен Советски Сојуз) резултираа со ослободување на над 5% од радиоактивното јадро на реакторот во животната средина. Невидената несреќа ослободи над 100 радиоактивни елементи во животната средина, од кои главни беа јод-131, цезиум-137 и стронциум-90. Последните два (цезиум-137 и стронциум-90) сè уште се присутни во значителни количини во локалната средина бидејќи имаат подолг полуживот од околу 30 години. Овие два изотопа се првенствено одговорни за тоа што Зоната на исклучување е најрадиоактивно контаминирана област на Земјата.  

Некои места во Зоната на исклучување во близина на локацијата имаат екстремно високо ниво на зрачење. Уништената зграда на реакторот има ниво на зрачење од над 20,000 рендгени на час (за споредба, околу 500 рендгени во текот на пет часа е смртоносна доза на зрачење, што е помалку од 1% од зрачењето во близина на уништената локација на реакторот).   

Нивото на зрачење во областа од 10 квадратни километри околу Чернобилската централа во рамките на Зоната на исклучување (наречена Црвена шума) беше толку високо што илјадници борови умреа во рок од неколку недели откако беа изложени на приближно 60-100 Грејс (Gy) зрачење. Оваа доза на зрачење беше смртоносна за боровите во областа кои станаа 'рѓосано-црвени и умреа. Дури и денес, гама-зраците достигнуваат врв од околу 17 милиреми/час (околу 170 µSv/h) на некои места во Црвената шума. Гама-зраците се зрачење со многу висока енергија. Тие продираат длабоко и ги соборуваат електроните од атомите и молекулите и формираат јони и слободни радикали кои предизвикуваат непоправлива штета на клетките и ткивата, вклучувајќи ги и виталните биомолекули како ДНК и ензимите. Изложеноста на многу високи дози на гама-зраци резултира со смрт на живи организми, како што се случи со боровите околу местото на несреќата во Чернобил. Но, не секогаш!  

Одредени габи не само што преживеале, туку и напредувале на местото на несреќата во Чернобил со висока радијација  

Иако боровите дрвја на површина од 10 квадратни километри околу местото на несреќата беа уништени во рок од неколку недели поради изложеност на екстремно високо ниво на зрачење, одредени црни габи, особено Cladosporium sphaerospermum  Алтернарија алтерната Беше забележано дека растат во близина на оштетената 4-та единица неколку години по несреќата, иако нивото на зрачење беше/сè уште е смртоносно. Ова беше изненадување. До 2004 година, разни студии изолираа околу 2000 соеви од 200 видови габи од местото на несреќата.  

Интересно е што е откриено дека габичните хифи растеле кон изворот на јонизирачко зрачење (исто како што растенијата растат кон сончевата светлина, покажувајќи фототропизам). По мерењето на габичниот одговор на јонизирачкото зрачење, истражувачите покажаа дека и бета и гама зрачењето го поттикнуваат насочениот раст на хифите кон изворот.  

Бидејќи меланизираните микробни видови се почести во природата, се сметало дека меланинскиот пигмент има улога во оваа извонредна способност на некои габи да преживеат и да напредуваат во почви контаминирани со фисиони фрагменти (радионуклиди). Експеримент објавен во 2007 година покажа дека тоа навистина е случај. Изложеноста на меланин на јонизирачко зрачење е клучот. Јонизирачкото зрачење ги промени електронските својства на меланинските пигменти, овозможувајќи им на меланизираните габични клетки зголемен раст по изложување на јонизирачко зрачење. Ова укажува дека меланинот има улога во зафаќањето на енергија (радиосинтеза), слично на она што го има хлорофилот во фотосинтезата. Ова исто така значеше можност за користење на овие габи во чистењето на контаминацијата со радионуклиди.   

Човечки мисии и живеалишта во длабоката вселена  

На долг рок, сите планетарни цивилизации се соочуваат со егзистенцијални закани од удари од вселената, па оттука и императивот луѓето да станат повеќепланетарни видови. Замислени се човечки мисии во длабоката вселена за воспоставување човечки живеалишта надвор од Земјата. Мисијата „Артемис“ на Месечината е почеток во оваа насока, која има за цел да создаде долгорочно човечко присуство на и околу Месечината како подготовка за човечки мисии и живеалишта на Марс.   

Еден од најголемите предизвици пред длабоковселенските човечки мисии е постојаниот тек на моќни космички зраци што се провлекуваат насекаде во вселената. Магнетното поле на Земјата нè штити од космичките зраци на Земјата, но претставува најголем здравствен ризик за човечките мисии во вселената. Затоа, длабоковселенските мисии бараат заштитни штитови од космичките зраци. Од друга страна, космичкото зрачење би можело да биде и неограничен извор на енергија и да ја зголеми енергетската автономија на подолгите длабоковселенски мисии доколку постоеше соодветна технологија за нивно искористување. 

Габите што напредуваат на локацијата во Чернобил со високо зрачење можат да понудат решение за предизвиците што ги поставува космичкото зрачење за човечките мисии и живеалишта во длабоката вселена  

Како што е дискутирано погоре, одредени меланизирани габи растат на местото со висока радијација на оштетената нуклеарна централа во Чернобил и други средини со висока радијација на Земјата. Очигледно, меланинските пигменти во овие габи го користат високоенергетското зрачење за да генерираат хемиска енергија (исто како што хлорофилот во зелените растенија ги користи сончевите зраци во фотосинтезата). Така, чернобилските габи може да имаат потенцијал да дејствуваат и како заштитен штит од високоенергетски космички зраци (радиоотпорност), како и како производител на енергија (радиосинтеза) во мисии во длабоката вселена, доколку нивните способности се прошират и на космичките зраци во вселената. Истражувачите го тестираа ова во вселената.  

Габата Cladosporium sphaerospermum беше одгледуван на Меѓународната вселенска станица (ISS) за да се проучи неговиот раст и способност да апсорбира и пригушува јонизирачки космички зраци во текот на 26 дена во состојба што имитира населување на површината на Марс. Резултатот покажа слабеење на космичкото зрачење поради габичната биомаса и предност во растот во вселената, што укажува дека способностите што ги покажуваат одредени габи на местото на несреќата во Чернобил се проширливи на космичките зраци во вселената.  

Прерано е да се каже, но во иднина можеби ќе биде можно овие габи да се транспортираат до Мон и Марс, каде што со помош на соодветна инфраструктура овие габи би станале функционални како производители на хемиска енергија.  

*** 

Референци:  

1. Жданова Н.Н., и сор 2004. Јонизирачкото зрачење ги привлекува почвените габи. Mycol Res. 108: 1089–1096. DOI: https://doi.org/10.1017/S0953756204000966 

2. Дадахова Е., и сор 2007. Јонизирачкото зрачење ги менува електронските својства на меланинот и го забрзува растот на меланизираните габи. PLOS One. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0000457 

3. Дајтон Ј., Тугај Т. и Жданова Н., 2008. Габи и јонизирачко зрачење од радионуклиди. FEMS Microbiology Letters, Том 281, Број 2, април 2008, страници 109–120. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2008.01076.x 

4. Екатерина Д. и Касадевал А., 2008. Јонизирачко зрачење: како габите се справуваат, се адаптираат и експлоатираат со помош на меланин. Актуелно мислење во микробиологијата. Том 11, број 6, декември 2008 година, страници 525-531. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mib.2008.09.013 

5. Авереш НЈХ и сор 2022. Одгледување на габата Дематиацеа Cladosporium sphaerospermum На Меѓународната вселенска станица и ефектите од јонизирачкото зрачење. Front. Microbiol., 05 јули 2022. Sec. Extreme Microbiology Том 13 2022. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.877625 

6. Сихвер Л., 2022. Чернобилските габи како производител на енергија. Достапно на https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2022cosp…44.2639S/abstract 

7. Тибола МХ и Фишер Ј., 2025. Радиотрофни габи и нивна употреба како средства за биоремедијација на области погодени од зрачење и како заштитни средства. Истражување, општество и развој. DOI: https://doi.org/10.33448/rsd-v14i1.47965 

*** 

Поврзани статии 

• Масовни истребувања во историјата на животот: Значењето на месечината Артемида на НАСА и мисиите за планетарна одбрана ДАРТ (23 август 2022)  

• Мисијата на Месечината Артемида: Кон човечкото живеалиште во длабоката вселена (11 август 2022) 

• ….Бледо сина точка, единствениот дом што некогаш сме го познавале (13 јануари 2022) 

***