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上面這張照片中黑色的部分,是一種生長(zhǎng)在切爾諾貝利的真菌,您可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了它們生長(zhǎng)非常規(guī)則,大量群落都生長(zhǎng)在一個(gè)圓形的區(qū)域內(nèi)。
之所以會(huì)這樣,是因?yàn)檫@個(gè)圓形區(qū)域比周圍擁有更強(qiáng)的輻射,而這些真菌群落在強(qiáng)輻射下生長(zhǎng)得更好。
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△ 切爾諾貝利事故區(qū)域
眾所周知,1986年4月26日凌晨,切爾諾貝利核電站4號(hào)反應(yīng)堆發(fā)生劇烈爆炸,導(dǎo)致大量放射性核素一次性釋放,并濺射到周圍環(huán)境中。
這些放射性核素會(huì)釋放電離輻射,其能量遠(yuǎn)高于太陽(yáng)光,能夠輕松撕裂DNA和蛋白質(zhì),如果生物體長(zhǎng)時(shí)間暴露在這種環(huán)境下,有可能會(huì)被殺死或者大大增加患癌風(fēng)險(xiǎn)。
為了防止輻射的影響,事故發(fā)生后,當(dāng)局設(shè)立了一個(gè)直徑 30 公里的禁區(qū),禁止無關(guān)人員進(jìn)入。
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△ 切爾諾貝利禁區(qū)警示標(biāo)識(shí)
有意思的是,隨著人類的撤離,切爾諾貝利的生態(tài)開始恢復(fù),包括狼、野豬在內(nèi)的許多動(dòng)物都開始回歸“隔離區(qū)”,但是我們前面提到的那些真菌是唯一能夠生活在輻射核心的生命。
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那么問題是,為什么這些真菌能夠在電離輻射中存活下來,并且似乎會(huì)向著輻射強(qiáng)烈的地區(qū)生長(zhǎng)呢?
這些菌落其實(shí)是包含多種真菌的霉菌菌落,1997年的時(shí)候——也就是事故發(fā)生的第11年,例行進(jìn)入隔離區(qū)調(diào)查的科學(xué)家就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了它們。
這些霉菌占據(jù)了那些對(duì)生命有害的區(qū)域,所以在當(dāng)時(shí)就引起了科學(xué)家的注意,并長(zhǎng)期對(duì)它們進(jìn)行了調(diào)查和研究。
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其實(shí),這些真菌能夠在強(qiáng)烈的電離輻射中存活下來的關(guān)鍵因素之一就是黑色素!
您可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了,這些菌落是呈現(xiàn)黑色的,其實(shí)就是因?yàn)樗鼈兊募?xì)胞壁充滿了黑色素。
黑色素是一種廣泛存在于地球生物體內(nèi)的色素,我們?nèi)祟惓尸F(xiàn)出不同的膚色、發(fā)色等都是通過黑色素進(jìn)行調(diào)節(jié)的。
就像皮膚更黑的人可以更好地保護(hù)自己免受紫外線輻射影響一樣,這些黑色的真菌也在利用黑色素來阻擋電離輻射對(duì)其的影響。
至于黑色素是如何阻擋輻射的?
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這個(gè)其實(shí)不是我們理解的那種阻擋,而是黑色素的分子結(jié)構(gòu)能夠有效將紫外線的輻射或者放射性粒子吸收,然后將能量消散掉;
另一方面,黑色素還是一種抗氧化劑,它能夠?qū)⑤椛湓谏矬w中產(chǎn)生的活性離子還原為穩(wěn)定狀態(tài),從而進(jìn)一步保護(hù)細(xì)胞免受輻射影響。
其實(shí),在切爾諾貝利隔離區(qū)內(nèi),不僅是真菌表現(xiàn)出黑色素堆積,其他動(dòng)物也都如此,比如切爾諾貝利的青蛙正在變成“黑蛙”。
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△ 切爾諾貝利的樹蛙膚色變得越來越黑,?Germán Orizaola/Pablo Burraco
生物利用黑色素抵抗強(qiáng)輻射,這很好理解,但是為什么切爾諾貝利的這些真菌還會(huì)向著輻射強(qiáng)烈的地方生長(zhǎng)呢,這不是增加生存難度嗎?
切爾諾貝利真菌這種趨向輻射生長(zhǎng)的情況被稱為“向輻射性(radiotropic)”。
實(shí)際上2006年的一項(xiàng)研究指出,這些真菌不僅表現(xiàn)出向輻射性,其中一些還表現(xiàn)出在輻射存在的情況下加速生長(zhǎng)。
主導(dǎo)2006年這項(xiàng)研究的科學(xué)家是,紐約阿爾伯特·愛因斯坦醫(yī)學(xué)院的核科學(xué)家葉卡捷琳娜·達(dá)達(dá)喬娃(Ekaterina Dadachova),她認(rèn)為這些真菌趨向輻射可能不僅僅為了取暖,更有可能是在主動(dòng)吸收輻射能量完成生命活動(dòng),就像光合作用一樣,她將這個(gè)生命過程稱為"輻射合成(radiosynthesis)"。
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不過,她的這一理論還沒有找到實(shí)際證據(jù),電離輻射的能量大約是光合作用所利用的白光能量的一百萬(wàn)倍,生物體要利用這種能量進(jìn)行代謝是非常困難的,它們必須找到一種非常強(qiáng)大的“能量轉(zhuǎn)換器”才行。
達(dá)達(dá)喬娃認(rèn)為,黑色素可能就是在這種代謝過程中扮演了“能量轉(zhuǎn)換器”的角色!
另外,她的團(tuán)隊(duì)目前也已經(jīng)找到一些可能導(dǎo)致真菌在電離輻射下生長(zhǎng)增加的途徑和蛋白質(zhì)。
但僅此而已,真菌在電離輻射下代謝的確切機(jī)制目前還不得而知,也不知道這個(gè)過程是否真的存在。
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?Smith Collection/Gado
最后
不管怎么樣,這些真菌的存在,給清理放射性場(chǎng)地帶來了希望。
不過,科學(xué)家對(duì)這類真菌設(shè)想的未來,不僅是它們清理放射性場(chǎng)地,有一些科學(xué)家真正試圖利用這種真菌來保護(hù)宇航員在太空旅行中免受有害輻射的影響。
目前,從切爾諾貝利分離得到的球孢枝孢菌(Cladosporium sphaerospermum)已被證實(shí)能夠在國(guó)際空間站上宇宙輻射環(huán)境中加速生長(zhǎng),并有效屏蔽宇宙輻射。
在地球上,我們其實(shí)有很多材料可以屏蔽輻射,最常用的就是水,但是任何這些材料想在太空活動(dòng)中作為輻射防護(hù)層,它們都太重了,會(huì)大大增加發(fā)射成本。
而利用這些真菌作為防護(hù)層,不僅發(fā)射成本極低,而且它還是一種能夠自我修復(fù)的屏障。
或許在不久的將來,這些在切爾諾貝利廢墟中蔓延的真菌,真的能夠保護(hù)我們?cè)谔?yáng)系其他地方的新世界里邁出的第一步。
報(bào)道原文:
- https://www.bbc.com/future/article/20251125-the-mysterious-black-fungus-from-chernobyl-that-appears-to-eat-radiation
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