1986 жылы Украинадағы (бұрынғы Кеңес Одағы) Чернобыль атом электр станциясының 4-ші блогында жаппай өрт және бу жарылысы болды. Бұрын-соңды болмаған апат қоршаған ортаға 100-ден астам радиоактивті элементтерден (негізінен йод-131, цезий-137 және стронций-90) тұратын радиоактивті реактор ядросының 5%-дан астамын шығарды. Маңайдағы тіршілік формаларының өмір сүруі үшін радиация деңгейі өте жоғары болды. Апат болған жерді қоршап тұрған 10 шаршы шақырым аумақтағы қарағайлар өлімге әкелетін радиацияның әсерінен бірнеше апта ішінде қырылды. Дегенмен, кейбір зеңдер мен қара саңырауқұлақтар қауіпті жоғары радиация деңгейінен аман қалып қана қоймай, апат орнында өсіп жатқаны анықталды. Кейінгі зерттеулер сайттан саңырауқұлақтардың 200 түрінің 2000-ға жуық штамдарын бөліп алды. Саңырауқұлақ гифалары иондаушы бета және гамма-сәулелену көздеріне жасыл өсімдіктер күн сәулесіне қарай өсетіндей өсетіні анықталды. Бір қызығы, иондаушы сәулеленудің әсері меланизацияланған саңырауқұлақ жасушаларына жоғары энергиялық сәулелену кезінде меланин пигменті арқылы энергияны алуды көрсететін күшейтілген өсуді қамтамасыз еткен сияқты (фотосинтезде күн сәулесіндегі хлорофиллдің энергияны алуына ұқсас). 2022 жылы Халықаралық ғарыш станциясының (ХҒС) бортында жүргізілген тәжірибе бұл саңырауқұлақтардың ғарышта да радиоқабылдау және радиосинтез мүмкіндіктерін көрсететінін көрсетті. Бұл Чернобыль апатының орны сияқты экстремалды радиация жағдайында өмір сүретін және өркендейтін меланизацияланған саңырауқұлақтарды ғарыштық сәулелерден қорғау және энергияны (ғарыштық сәулелерден) алу үшін терең ғарыштық миссиялардың энергетикалық автономиясын арттыру үшін пайдалануға болады деп болжайды.
Дүние жүзіндегі ядролық реакторлар негізінен бөлінетін материал ретінде құрамында шамамен 3-5% Уран-235 бар байытылған уранды пайдаланады (кейбір озық реакторлар Плутоний-239 немесе Торий-233-ті де пайдалана алады). Уран-235 реакторларындағы бақыланатын бөлінуінің негізгі өнімдері криптон мен барийдің жеңіл ядролары, бос нейтрондар және энергияның үлкен мөлшері болып табылады. Тұрақсыз жеңілірек бөлінетін фрагменттердің (криптон және барий ядролары) одан әрі радиоактивті ыдырауы бета бөлшектерін, гамма-сәулелерді және басқа тұрақты жанама өнімдерді шығарады.
Чернобыль апаты (1986)
1986 жылы Украинадағы (сол кездегі Кеңес Одағы) Чернобыль атом электр станциясының 4-ші блогындағы өрт және бу жарылысы радиоактивті реактордың ядросының 5%-дан астамын қоршаған ортаға тастады. Бұрын-соңды болмаған апат қоршаған ортаға 100-ден астам радиоактивті элементтерді бөлді, олардың негізгілері йод-131, цезий-137 және стронций-90 болды. Соңғы екеуі (мысалы, цезий-137 және стронций-90) жергілікті ортада айтарлықтай мөлшерде әлі де бар, өйткені олардың жартылай ыдырау мерзімі шамамен 30 жыл. Бұл екі изотоп, ең алдымен, Жердегі ең радиоактивті ластанған аймақ болып табылатын Ерекше аймаққа жауапты.
Алаңға жақын аумақтың кейбір жерлерінде радиация деңгейі өте жоғары. Қираған реактор ғимаратының радиация деңгейі сағатына 20 000 рентгенден асады (салыстыру үшін бес сағат ішінде шамамен 500 рентген сәулеленудің өлімге әкелетін дозасы болып табылады, ол қираған реактор алаңының жанындағы радиацияның 1%-дан аз).
Чернобыль АЭС-ын қоршап тұрған 10 шаршы км аумақтағы радиация деңгейінің шектен шығу аймағында (Қызыл орман деп аталады) жоғары болғаны сонша, мыңдаған қарағай ағаштары шамамен бір апта ішінде өлді. 60-100 Сұр (Гр) сәулелену. Бұл радиация дозасы тот басқан қызылға айналған және өлген аймақтағы қарағайларға өлімге әкелді. Тіпті бүгінгі күні де гамма-сәулелері Қызыл орманның кейбір жерлерінде шамамен 17 миллирем/сағатқа (шамамен 170 мкЗв/сағ) жетеді. Гамма-сәулелері өте жоғары энергиялы сәулелену болып табылады. Олар терең еніп, атомдар мен молекулалардан электрондарды ыдыратады және ДНҚ және ферменттер сияқты өмірлік маңызды биомолекулаларды қоса алғанда, жасушалар мен тіндерге түзетілмейтін зақым келтіретін иондар мен бос радикалдарды құрайды. Гамма-сәулелердің өте жоғары дозаларының әсері Чернобыль апатының айналасындағы қарағай ағаштарымен болған оқиға сияқты тірі организмдердің өліміне әкеледі. Бірақ әрқашан емес!
Кейбір саңырауқұлақтар радиациясы жоғары Чернобыль апаты орнында аман қалып қана қойған жоқ
Апат болған жерді қоршап тұрған 10 шаршы км аумақтағы қарағайлар өте жоғары радиацияның әсерінен бірнеше апта ішінде қырылып қалса, кейбір қара саңырауқұлақтар, әсіресе Cladosporium sphaerospermum және Alternaria alternata радиация деңгейі әлі де өлімге әкелетін болса да, апаттан кейін бірнеше жылдан кейін зақымдалған 4-ші блоктың маңында өсіп жатқаны байқалды. Бұл күтпеген жағдай болды. 2004 жылға қарай әртүрлі зерттеулер апат орнынан саңырауқұлақтардың 200 түрінің 2000-ға жуық штамдарын бөліп алды.
Бір қызығы, саңырауқұлақ гифалары иондаушы сәулелену көзіне қарай өсетіні анықталды (өсімдіктер фототропизмді көрсететін күн сәулесіне қарай өсетіндей). Саңырауқұлақтардың иондаушы сәулеленуге реакциясын өлшегеннен кейін зерттеушілер бета және гамма-сәулелену гифалардың көзге қарай бағытталған өсуіне ықпал ететінін көрсетті.
| Чернобыль саңырауқұлақтарының негізгі қасиеттері |
| Радио кедергісі – белгілі бір саңырауқұлақтардың жоғары радиация деңгейіне төтеп беру қабілеті |
| Радиотропизм – өсу немесе иондаушы сәулелену көзіне қарай жылжу үрдісі. – өсімдіктер жарыққа жауап ретінде өсетін фототропизмге ұқсас |
| Радиосинтез – меланизацияланған Чернобыль саңырауқұлақтары меланин пигментінің көмегімен жоғары энергия иондаушы сәулеленуді химиялық энергияға айналдырады. - фотосинтезге ұқсас |
| Радиотрофия – иондаушы сәулеленуді энергия көзі ретінде пайдалану процесі |
Табиғатта меланизацияланған микроб түрлері жиі кездесетіндіктен, кейбір саңырауқұлақтардың бөлінетін фрагменттермен (радионуклидтер) ластанған топырақта аман қалу және өркендеу қабілетінде меланин пигментінің рөлі бар деп есептелді. 2007 жылы жарияланған эксперимент бұл шынымен де солай екенін көрсетті. Меланиннің иондаушы сәулеленудің әсері маңызды болып табылады. Иондаушы сәулелену меланин пигменттерінің электрондық қасиеттерін өзгертті, бұл меланизацияланған саңырауқұлақ жасушаларының иондаушы сәулелену әсерінен кейін жақсартылған өсуіне мүмкіндік берді. Бұл меланиннің фотосинтездегі хлорофиллге ұқсас энергияны алуда (радиосинтезде) рөлі бар екенін көрсетті. Бұл сондай-ақ осы саңырауқұлақтарды радионуклидтермен ластанудан тазартуда пайдалану мүмкіндігін білдірді.
Терең ғарыштық адамның миссиялары мен қоныстары
Ұзақ мерзімді перспективада барлық планеталық өркениет ғарыштан келетін әсерлерден экзистенциалды қауіп-қатерлерге ұшырайды, сондықтан адамдардың көп планеталық түрге айналуы қажет. Адамның терең ғарыштық миссиялары жердің сыртында адамдар мекенін құру үшін қарастырылған. Артемида Ай Миссиясы – бұл бағыттағы бастама, ол адамның Айда және оның айналасында адамдардың ұзақ мерзімді қатысуын құруға және Марстағы миссияларға және тұруға дайындықты мақсат етеді.
Адамның терең ғарыштық миссияларының алдындағы ең үлкен қиындықтардың бірі ғарыштың барлық жерінде таралатын қуатты ғарыштық сәулелердің тұрақты ағыны болып табылады. Жердің магнит өрісі бізді жердегі ғарыштық сәулелерден қорғайды, бірақ бұл адамның ғарыштағы миссиялары үшін денсаулыққа ең үлкен қауіп. Сондықтан терең ғарыштық миссиялар ғарыштық сәулелерден қорғайтын қалқандарды қажет етеді. Екінші жағынан, ғарыштық сәулелену энергияның шексіз көзі бола алады және егер оларды пайдалану үшін қолайлы технология болса, ұзақ ғарыштық миссиялардың энергетикалық автономиясын күшейте алады.
Жоғары радиациялық Чернобыль алаңында өсіп келе жатқан саңырауқұлақтар ғарыштық радиацияның терең ғарыштық миссиялары мен тұрғын үйлеріне байланысты қиындықтарды шешуді ұсына алады.
Жоғарыда талқыланғандай, кейбір меланизацияланған саңырауқұлақтар зақымдалған Чернобыль атом электр станциясының жоғары радиациялық ластану аймағында және жердегі басқа да жоғары радиациялық орталарда өседі. Шамасы, бұл саңырауқұлақтардағы меланин пигменттері химиялық энергияны өндіру үшін жоғары энергиялы сәулеленуді пайдаланады (жасыл өсімдіктердегі хлорофил фотосинтезде күн сәулелерін пайдаланатындай). Осылайша, Чернобыль саңырауқұлақтары, егер олардың мүмкіндіктері ғарыштағы ғарыштық сәулелерге таралса, жоғары энергиялы ғарыштық сәулелерден (радио қарсылық), сондай-ақ терең ғарыш миссияларында энергия өндіруші (радиосинтез) ретінде де әрекет ету мүмкіндігіне ие болуы мүмкін. Ғалымдар мұны ғарышта сынап көрді.
Саңырауқұлақ Cladosporium sphaerospermum Халықаралық ғарыш станциясында (ХҒС) оның өсуін және иондаушы ғарыштық сәулелерді 26 күн ішінде Марс бетіндегі мекендеу жағдайына ұқсайтын күйде жұту және дымқылдау қабілетін зерттеу үшін өсірілді. Нәтиже саңырауқұлақтар биомассасына байланысты ғарыштық радиацияның әлсіреуін және ғарышта өсу артықшылығын көрсетті, бұл Чернобыль апаты орнында кейбір саңырауқұлақтар көрсететін мүмкіндіктер ғарыштағы ғарыштық сәулелерге дейін кеңейетінін көрсетеді.
Бұл туралы айтуға әлі ерте, бірақ болашақта бұл саңырауқұлақтарды Монн мен Марсқа тасымалдау мүмкін болуы мүмкін, онда қолайлы инфрақұрылымның көмегімен бұл саңырауқұлақтар химиялық энергия өндірушісі ретінде жұмыс істей алады.
***
Әдебиеттер тізімі:
- Жданова Н.Н., т.б 2004. Иондаушы сәулелер топырақ саңырауқұлақтарын тартады. Mycol Res. 108: 1089–1096. DOI: https://doi.org/10.1017/S0953756204000966
- Дадачова Е., т.б 2007. Иондаушы сәулелену меланиннің электрондық қасиеттерін өзгертеді және меланизацияланған саңырауқұлақтардың өсуін күшейтеді. PLOS One. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0000457
- Дайтон Дж., Тугай Т. және Жданова Н., 2008. Саңырауқұлақтар және радионуклидтердің иондаушы сәулелері. FEMS Microbiology Letters, 281-том, 2-шығарылым, сәуір 2008 ж., 109–120 беттер. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2008.01076.x
- Екатерина Д. және Касадевелл А., 2008. Иондаушы сәулелену: саңырауқұлақтар меланиннің көмегімен қалай күреседі, бейімделеді және пайдаланады. Микробиологиядағы қазіргі пікір. 11-том, 6-шығарылым, желтоқсан, 2008 ж., 525-531 беттер. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mib.2008.09.013
- Авереш NJH т.б 2022. Дематиозды саңырауқұлақтарды өсіру Cladosporium sphaerospermum Халықаралық ғарыш станциясының бортында және иондаушы сәулеленудің әсері. Алдыңғы. Microbiol., 05 шілде 2022 ж. сек. Экстремалды микробиология томы 13, 2022. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.877625
- Сихвер Л., 2022. Чернобыль саңырауқұлақтары энергия өндіруші ретінде. қол жетімді https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2022cosp…44.2639S/abstract
- Tibolla MH, және Fischer J., 2025. Радиотрофиялық саңырауқұлақтар және оларды радиациядан зардап шеккен аймақтардың биоремедиация агенттері және қорғаныс агенттері ретінде пайдалану. Зерттеу, қоғам және даму. DOI: https://doi.org/10.33448/rsd-v14i1.47965
***
Қатысты мақалалар
- Тіршілік тарихындағы жаппай жойылу: NASA-ның Артемида айы мен планеталық қорғаныс DART миссияларының маңызы (23 тамыз 2022)
- Артемис Айдың миссиясы: Адамның терең ғарышқа қоныстануына (11 тамыз 2022)
- ….Ақшыл көк нүкте, біз білетін жалғыз үй (13 қаңтар 2022)
***
 suffered massive fire and steam explosion. The unprecedented accident released over 5% of the radioactive reactor core comprising of over 100 radioactive elements (mainly iodine-131, caesium-137, and strontium-90) in the environment. The radiation level was extremely high for the life forms in the vicinity to survive. The pine trees in 10 sq km area surrounding the accident site were killed within weeks due to exposure to lethal doses of radiation. However, certain molds and black fungi not only survived the dangerously high radiation level but were found to be thriving at the accident site. Subsequent studies isolated about 2000 strains of 200 species of fungi from the site. It was found that the fungal hyphae grew towards the source of ionizing beta and gamma radiation just the way green plants grow towards sunlight. More interestingly, exposure to ionising radiation seemed to have enabled the melanized fungal cells an enhanced growth indicating energy capture by melanin pigment in the presence of high energy radiation (similar to energy capture by chlorophyll in sunlight in photosynthesis). In 2022, an experiment aboard International Space Station (ISS) demonstrated that these fungi displayed the capabilities of radio-resistance and radio-synthesis in space as well. This suggests that the melanised fungi that survive and thrive in extreme radiation conditions like Chernobyl accident site can be used to shield deep-space human habitation from cosmic rays and to capture energy (from the cosmic rays) to enhance the energy-autonomy of the deep-space missions like Artemis towards future human habitation on the Moon and Mars.){kind=link}