Cogumelos de Chernobyl: vida anômala sob radiação

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificação: 2023-12-16 16:14

A vida é capaz de domar até mesmo a radiação mortal e usar sua energia para o benefício de novas criaturas.

Contrariando muitas expectativas, o desastre de Chernobyl não transformou as florestas circundantes em um deserto nuclear morto. Cada nuvem tem uma fresta de esperança e, após o estabelecimento da zona de exclusão, a pressão antropogênica sobre a natureza local caiu drasticamente. Mesmo nas áreas mais danificadas, a vida vegetal se recuperou rapidamente, javalis, ursos e lobos retornaram ao vale de Pripyat. A natureza ganha vida como uma fabulosa Fênix, mas o aperto sufocante da radiação invisível é sentido em todos os lugares.

“Estávamos caminhando pela floresta, o céu estava pintado com um pôr do sol magnífico”, diz o microbiologista americano Christopher Robinson, que trabalhou aqui em 2018. - Em uma ampla clareira, encontramos cavalos, cerca de quarenta. E todos eles tinham olhos amarelos que mal podiam distinguir entre nós que passávamos. Na verdade, os animais sofrem de catarata em massa: a visão é especialmente sensível à radiação e a cegueira é um resultado comum de uma vida longa na zona de exclusão. Os distúrbios de desenvolvimento são comuns em animais locais e o câncer ocorre com frequência. E ainda mais desastroso estar perto do antigo epicentro do acidente.

O quarto bloco, que explodiu em 1986, foi coberto por um sarcófago protetor alguns meses depois, onde outros detritos radioativos do local foram coletados. Mas já em 1991, quando a microbiologista Nelly Zhdanova e seus colegas examinaram esses remanescentes usando manipuladores controlados remotamente, a vida apareceu aqui também. Os escombros mortais foram habitados por comunidades prósperas de cogumelos pretos.

Nos anos seguintes, representantes de cerca de uma centena de gêneros foram identificados entre eles. Alguns deles não apenas resistem ao nível mortal de radiação, mas até eles próprios são atraídos por ela, como as plantas à luz.

Sobrevivência

A radiação de alta energia é perigosa para todos os seres vivos. Ele danifica facilmente o DNA, causando mutações e erros no código. Partículas pesadas são capazes de quebrar compostos químicos como balas de canhão, levando ao aparecimento de radicais ativos, que interagem imediatamente com o primeiro vizinho que encontram. Um bombardeio suficientemente intenso pode causar radiólise de moléculas de água e toda uma chuva de reações aleatórias que matam a célula. Apesar disso, algumas criaturas mostram uma resistência incrível a tais influências.

Os organismos unicelulares têm uma estrutura relativamente simples e não é tão fácil interromper seu metabolismo por radicais livres e ferramentas poderosas de reparo de proteínas reparam rapidamente o DNA danificado. Como resultado, os cogumelos são capazes de absorver até 17.000 Gray de energia de radiação - muitas ordens de magnitude a mais do que a quantidade segura para humanos. Além disso, alguns deles literalmente gostam dessa "chuva" radioativa.

O famoso Canyon da Evolução perto do Monte Carmelo em Israel é orientado com uma inclinação para a Europa e a outra para a África. A diferença entre sua iluminação chega a 800%, e a encosta "africana" irradiada pelo sol é habitada por cogumelos que crescem melhor na presença da radiação. Como os encontrados em Chernobyl, eles aparecem pretos devido à grande quantidade de melanina. Este pigmento é capaz de interceptar partículas de alta energia e dissipar sua energia, evitando que as células sejam danificadas.

Dissolvendo essa célula fúngica, sob um microscópio, pode-se ver seu "fantasma" - uma silhueta negra de melanina, que se acumula em camadas concêntricas na parede celular. Os cogumelos do lado "africano" do cânion contêm três vezes mais do que os habitantes da encosta "europeia". Eles também são ricos em muitos micróbios que vivem nas terras altas, que em condições naturais recebem até 500-1000 cinzas por ano. Mas mesmo uma quantidade decente de radiação absorvida por cogumelos não é nada. É improvável que toda essa melanina seja produzida apenas para proteção.

Prosperidade

Até mesmo Nelly Zhdanova em 1991 demonstrou que cogumelos coletados perto da usina nuclear de Chernobyl alcançam a fonte de radiação e crescem melhor em sua presença. Em 2007, esses resultados foram desenvolvidos pelos biólogos Arturo Casadevala e Ekaterina Dadachova que trabalham nos Estados Unidos. Cientistas demonstraram que sob a influência de radiação centenas de vezes maior do que o fundo natural, fungos melanizados pretos (Cladosporium sphaerospermum, Wangiella dermatitidis e Cryptococcus neoformans) assimilam o carbono do meio nutritivo três vezes mais intensamente. Ao mesmo tempo, os fungos albinos mutantes, incapazes de produzir melanina, toleravam a radiação facilmente, mas cresciam na taxa normal.

É importante dizer que a melanina pode estar presente nas células em configurações químicas ligeiramente diferentes. A sua forma principal no homem é a eumelanina, protege a pele da radiação ultravioleta e confere-lhe uma cor castanha escura. A cor vermelha dos lábios e mamilos é determinada pela presença de feomelanina. E é a feomelanina que é produzida pelas células fúngicas sob a influência da radiação, embora em tais quantidades já pareça completamente preta.

A transição de eu- para feomelanina é acompanhada por um aumento na transferência de elétrons do NADP para o ferricianeto - esta é uma das primeiras etapas na biossíntese de glicose. Não é surpreendente que, de acordo com algumas suposições, tais fungos sejam capazes de realizar reações semelhantes à fotossíntese, mas em vez de luz eles usam a energia da radiação radioativa. Essa habilidade permite que eles sobrevivam e prosperem onde organismos mais complexos e exigentes morrem.

Um grande número de esporos de fungos altamente melanizados são encontrados nos depósitos do Período Cretáceo Inferior. Naquela época, muitos animais e plantas foram extintos: “Este período coincide com a transição através do“zero magnético”e a perda temporária do“escudo geomagnético”que protege a Terra da radiação”, escreve Ekaterina Dadachova. Os cogumelos radiotróficos não podiam deixar de tirar vantagem dessa situação. Mais cedo ou mais tarde, também usaremos isso.

Apêndice

O uso da melanina para aproveitar a energia da radiação ainda é apenas uma hipótese. Porém, as pesquisas continuam, uma vez que o radiotrófilo não é algo exótico. Em condições de falta de recursos e radiação suficiente, alguns fungos comuns podem aumentar a síntese de melanina e exibir a capacidade de “se alimentar de radiação”. Por exemplo, os supracitados C. sphaerospermum e W. dermatitidis são organismos de solo difundidos e C. neoformans às vezes infecta humanos, causando criptococose infecciosa.

Esses cogumelos crescem facilmente em condições de laboratório, são fáceis de manipular. E devido à sua capacidade de povoar áreas com alta contaminação, podem se tornar uma ferramenta conveniente para o descarte de rejeitos radioativos. Hoje, esse lixo - por exemplo, macacões velhos - é geralmente prensado e enrolado para armazenamento até que os nuclídeos instáveis se esgotem naturalmente. É possível que os cogumelos que sobrevivem à radiação de alta energia às vezes acelerem esse processo.

Em 2016, cogumelos melanizados coletados perto da usina nuclear de Chernobyl foram enviados ao espaço. Mesmo com todas as blindagens levadas em consideração, os níveis usuais de radiação na ISS são 50 a 80 vezes maiores do que a radiação de fundo próxima à superfície terrestre, proporcionando condições para o crescimento dessas células. As amostras ficaram cerca de duas semanas em órbita antes de serem devolvidas para permitir que os cientistas investiguem como a microgravidade as afetou. Talvez um dia os cogumelos tenham que viver assim de geração em geração.

A energia da radiação de uma estrela enfraquece rapidamente à medida que se move para a periferia do sistema solar, mas a radiação cósmica está presente nas periferias mais distantes. Em teoria, a melanina das células fúngicas poderia ser usada para produzir biomassa ou sintetizar moléculas complexas que seriam necessárias durante missões tripuladas de longa distância. É provável que, além das estufas verdes e exuberantes nas espaçonaves do futuro, uma tenha que arranjar outra - a mais distante, que será coberta com bolor negro útil que pode absorver a energia da radiação.