کشف گونه ای از قارچ در چرنوبیل

کشف گونه ای از قارچ در چرنوبیل، محققان را شگفت‌زده نموده‌است. دانشمندان به‌تازگی موفق به کشف یک نوع قارچ سیاه اکستریموفیل تشعشعی در مناطق مختلف چرنوبیل شده‌اند. این قارچ رادیوتروفیک می‌تواند تشعشعات را جذب و حتی آنها را به انرژی تبدیل کند.
اما چگونه این قارچ سیاه در چرنوبیل با وجود سطح بالای تشعشعات هسته‌ای زنده مانده و رشد میکند؟

فاجعه چرنوبیل

فاجعه چرنوبیل در 26 آوریل سال 1986(6 اردیبهشت 1365) در نیروگاهی نزدیک شهر پریپیات واقع در شمال اوکراین رخ داد. انفجار راکتور شماره 4 نیروگاه چرنوبیل، بدترین فاجعه هسته‌ای در تاریخ بشر است.

بعد از انفجار آتش‌سوزی از هسته راکتور شد و 9 روز به طول انجامید. در این مدت آلاینده‌های رادیواکتیو از طریق هوا در سراسر اتحاد جماهیر شوروی و قسمت‌هایی از اروپا پخش شد.

حدود 9000 الی 16000 نفر از مردم اوکراین و شرق اروپا به دلیل سندرم تشعشع حاد(ARS) و سرطان تیروئید ناشی از تشعشعات جان خود را از دست دادند. همچنین تا سالها اکثر زنان در استان‌های اطراف نیز دچار سقط جنین می‌شدند. همچنین تعدادی زیادی چهش ژنتیکی و تولد نوزادان ناقص نیز گزارش شد.
تخمین زده میشود که تلفات ناشی از اثرات بلند مدت فاجعه چرنوبیل حدود 93000 نفر است.

از میان 500 هزار نفری که در حادثه چرنوبیل و اقدامات بعدی آن دخیل بودند، 20 هزار نفر جان خود را از دست دادند. حدود 200 هزار نفر هم رسماً از کار افتاده اعلام شدند. کسانی هم که زنده ماندند، از بیماری‌ها و سرطان‌های مربوط به تشعشعات اتمی رنج می‌برند.

این حادثه سبب تخلیه کامل شهر و ایجاد منطقه‌ای به شعاع 30 کیلومتری شد که فقط تعداد کمی از موجودات زنده‌ توانایی بقا در آن را داشتند. اما در میان خرابه های رادیواکتیویته، دانشمندان گونه‌ای نادر از قارچ سیاه را کشف کرده‌اند که نه تنها زنده می‌مانند، بلکه تشعشعات را نیز جذب می‌کند.

کشف قارچ پرتوخوار در چرنوبیل

گروهی از محققان در سال 1991 یعنی 5 سال پس از وقوع فاجعه چرنوبیل، به این منطقه بایر و متروک رفتند. آنها در کمال شگفتی دیدند که خاک اطراف محوطه نیروگاه از رشد قارچ سیاه شده است.
دانشمندان ابتدا قارچ کریپتوکوکوس نئوفرمانس(Cryptococcus neoformans) را در لاشه یک هواپیما کشف کردند.

آنها متوجه شدند که این قارچ سیاه علاوه براینکه با وجود سطح بالای تشعشعات زنده بود، بلکه به نظر می‌رسید به سمت آن رشد میکند!

سال‌ها بعد که آنها توانستند به اندازه کافی به نیروگاه نزدیک شوند، این کپک و مخمر را در حال رشد روی دیواره های داخلی بقایای راکتور شماره 4 یافتند! مطالعات بعدی آنها نشان داد که این قارچ سیاه، هاگ و هیف های خود را به سمت منبع تشعشع هدایت می‌کند.

در واقع این قارچ با سطحی از تشعشعات سازگار شده است که برای اکثر اشکال حیاتی، کشنده است. نکته عجیب‌تر و جذاب‌تر، توانایی تغذیه از پرتوهای اتمی و استفاده از آن به عنوان منبع انرژی بود.
کپک سیاه کریپتوکوکوس نئوفرمانس مشابه فرایند فوتوسنتز گیاهان با نور خورشید، از تشعشعات هسته‌ای برای رشد استفاد‌ه می‌کند.

قارچ رادیوتروفیک

گونه‌ قارچ Cladosporium sphaerospermum که در چرنوبیل کشف‌ شدند،  قادر به تجزیه مواد رادیواکتیو هستند. اصطلاحاً به آنها قارچ رادیوتروفیک می‌گویند.
ارگانیسم های رادیوتروف می‌توانند پرتوهای یونیزان را برای هدایت فرآیندهای متابولیک جذب و از آنها استفاده کنند. یعنی قارچ های رادیوتروفیک برای استفاده از پرتوهای یونیزه‌کننده به عنوان منبع انرژی سازگار شده‌اند. فرآیندی که به آن رادیوسنتز می‌گویند.

این پدیده اولین بار در چرنوبیل مشاهده شد، جایی که محققان نوعی کپک سیاه Cladosporium sphaerospermum را در بقایای رآکتور شماره 4 شناسایی کردند. این قارچ سیاه دارای توانایی منحصر به فردی برای تبدیل تابش گاما از گرافیت و دیگر مواد رادیواکتیو باقیمانده به انرژی شیمیایی است.

آنها می‌توانند در سطوح تشعشعاتی که 500 برابر بیشتر از حالت استاندارد است، رشد کنند. وجود ملانین برای این فرآیند ضروری است. ملانین رنگدانه‌ای است که در پوست انسان و بسیاری از موجودات زنده یافت می‌شود و به عنوان یک سپر طبیعی در برابر اشعه ماوراء بنفش عمل می کند.

ملانین نه تنها در برابر اشعه ماوراء بنفش و دیگر پرتوها از قارچ سیاه محافظت می‌کند، بلکه اجازه می‌دهد تا این کپک، تشعشعات را برای رشد خود مهار کند.

مکانیسم بقای قارچ سیاه در چرنوبیل

استراتژی بقای قارچ های رادیوتروفیک بسیار جالب است. ملانین موجود در این قارچ‌ها فرآیند انتقال الکترون را تسهیل می‌کند و توانایی آنها را برای متابولیسم دریافت انرژی ناشی از تابش پرتو، افزایش می‌دهد.

محتوای بالای ملانین در قارچ اکستریموفیل C.sphaerospermum، اجازه می‌دهد تا تشعشع را جذب کند. این فرایند با تبدیل اشعه گاما به انرژی شیمیایی، تولید انرژی را برای کپک سیاه تسهیل می‌کند. این پدیده رادیوسنتز نام دارد.

این عمل مشابه فوتوسنتز و جذب نور خورشید توسط گیاهان از طریق کلروفیل است. البته این فرآیند دقیقا مشابه فوتوسنتز نیست. بلکه هدف مقایسه جذب پرتوها و تبدیل آن به انژی برای رشد است.

این انطباق به قارچ رادیوتروفیک امکان زنده ماندن در شرایط چرنوبیل را می‌دهد.

قارچ اکستریموفیل

اکستریموفیل به گروهی از ارگانیسم‌ها گفته می‌شود که قادر به زندگی در محیط‌ های خشن فیزیکی یا شیمیایی هستند.
C.sphaerospermum نیز یک قارچ اکستریموفیل محسوب میشود. این کپک سیه علاوه بر عادات غذایی منحصر بفرد خود، به سخت‌جانی نیز مشهور است.

این قارچ سیاه می‌تواند دمای پایین، غلظت نمک بالا و اسیدیته شدید را تحمل کند. بنابراین به یکی از مقاوم‌ترین قارچهای کشف‌شده توسط بشر است.

البته این کپک گونه جدیدی نبود. بلکه انسان از حدود سال 1800 میلادی(اوایل قرن نوزدهم) آن را می‌شناخت. زیرا در آن زمان باعث ایجاد عفونت‌های زیادی در بدن انسان میشد.
ولی بشر تا قبل از قرن 21 از خاصیت رادیوتروفیک آن بی‌خبر بود.

دلیل نام قارچ سیاه

وجود سطح بالایی از ملانین در هیف قارچ، سبب رنگ تیره آنها است. نام قارچ سیاه نیز به دلیل وجود ملانین زیاد و رنگ تیره به آنها اطلاق میشود.

مطالعات نشان داد که قارچ‌های نمونه‌برداری شده در محل راکتور، ملانین بیشتری نسبت به قارچ‌ های دیگر مناطق چرنوبیل داشتند. بنابراین آنها با تشعشعات سازگار و به سمت آن جذب میشوند. دانشمندان امیدوارند از توانایی این کپک برای کمک به پاکسازی مناطق آلوده استفاده کنند.

اثرات زیست محیطی قارچ رادیوتروفیک چرنوبیل

کشف C.sphaerospermum با قابلیت جذب تشعشعات هسته‌ای در منطقه قرنطینه چرنوبیل، توجه دانشمندان را به قارچ‌ رادیوتروف و نقش بالقوه آنها در پاکسازی زیستی (استفاده از موجودات زنده برای حذف آلاینده‌ها) جلب کرد.

از آنجایی که آنها می‌توانند ذرات میکروسکوپی را بپوشانند و از نفوذ رادیواکتیویته به زمین جلوگیری کنند، بنابراین بطور بالقوه می‌تواننند برای پاکسازی آلودگی هسته‌ای مورد استفاده قرار گیرند.
همچنین توانایی این کپک سیاه برای تبدیل پرتوهای رادیواکتیو به انرژی، می‌تواند برای مدیریت بیوتکنولوژیکی زباله های هسته‌ای مفید واقع شود.

در مناطق آلوده نظیر چرنوبیل یا فوکوشیما که پاکسازی معمولی چالش برانگیز و خطرناک هستند، قارچ های رادیوتروفیک می‌توانند جایگزین طبیعی، ایمن‌تر و ارزان‌تری باشند.

همچنین از طریق فناوری DNA نوترکیب، دانشمندان می‌توانند ملانین را از کپک سیاه استخراج و در ساخت کرم ضد آفتاب بکار گیرند. این امر در محافظت از انسان در برابر پرتوهای مضر UV با وجود آسیب‌پذیری لایه اوزون، بسیار مفید خواهد بود.

البته دانشمندان در حال بررسی کاربردهای دیگر آنها، به ویژه در زمینه اکتشافات فضایی هستند.

آزمایش قارچ رادیوتروفیک چرنوبیل در فضا

محافظت از فضانوردان در برابر تشعشعات کیهانی یک نگرانی مهم است. قارچ‌ های رادیوتروفیک که در چرنوبیل یافت می‌شوند بطور بالقوه می‌توانند برای محافظت از تشعشع برای فضاپیماها و سرنشینان استفاده شوند.

برای آزمایش این مطلب در سال 2016 موشک SpaceX، هشت گونه از قارچ سیاه چرنوبیل را به ایستگاه فضایی بین‌المللی(ISS) حمل کرد.
نتایج اولیه امیدوارکننده بود. از این رو، از دسامبر 2018 تا ژانویه 2019 آزمایش دیگری انجام شد. پس از 30 روز آزمایش، میزان تشعشع به میزان قابل توجهی کاهش یافت. در ابتدا ضخامت کپک 1.7 میلیمتر بود که در پایان آزمایش به 2.42 رسید. یعنی قارچ رادیوتروفیک با جذب پرتوهای کیهانی، رشده کرده بود.

پس نشان می‌دهد که این قارچ می‌تواند بطور بالقوه برای ایجاد زیستگاه‌های مقاوم در برابر تشعشع برای فضانوردان، یا حتی محافظت از منابع غذایی در برابر تشعشعات مورد استفاده قرار گیرد.

طبق نتایج قارچ های سیاه تنها موجود زنده‌ای هستند که می‌توانند در فضا رشد کنند و از تشعشعات کیهانی تغذیه کنند. بنابراین، دانشمندان به دنبال راهی برای استفاده از آنها به عنوان منبع غذایی فضانوردان، هستند.

خطرات قارچ سیاه

علیرغم مفید بودن این قارچ های رادیوتروف، آنها می‌توانند برای سلامتی افراد مشکلات جدی ایجاد کنند. قارچ سیاه معمولا در ریه‌ها عفونت ایجاد می‌کند. همچنین در موارد شدید می‌تواند باعث مننژیت قارچی و آنسفالیت در افراد شود.

برخی از گونه‌های آن نیز می‌توانند بصورت درون سلولی در ماکروفاژها زنده بمانند. ماکروفاژها سلول اصلی در میان گلبول‌های سفید برای از بین بردن پاتوژن‌های مهاجم هستند. در نتیجه، باعث مقاومت قارچ سیاه در برابر هرمون‌ها و داروهای ضدقارچ میشود. بنابراین، دیگر داروها و آنتی‌بیوتیک‌ها کار نمی‌کنند و منجر به مرگبیمار خواهد شد.

مولف:

گردآوری، ترجمه و تحریر توسط تیم رسانه هاگ
کپی تنها با ذکر منبع مجاز است.
منبع: yourstory.com – en.rattibha.com – forbes.com – plantlet.org