عيش الغراب في تشيرنوبيل: حياة شاذة تحت الإشعاع

2024 مؤلف: Seth Attwood | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-16 15:57

الحياة قادرة على ترويض حتى الإشعاع المميت واستخدام طاقتها لصالح مخلوقات جديدة.

على عكس العديد من التوقعات ، فإن كارثة تشيرنوبيل لم تحول الغابات المحيطة إلى صحراء نووية ميتة. كل سحابة لها جانب إيجابي ، وبعد إنشاء منطقة الاستبعاد ، انخفض الضغط البشري المنشأ على الطبيعة المحلية بشكل حاد. حتى في المناطق الأكثر تضررًا ، تعافت الحياة النباتية بسرعة ، وعادت الخنازير البرية والدببة والذئاب إلى وادي بريبيات. تنبض الطبيعة بالحياة مثل طائر الفينيق الرائع ، لكن قبضة الإشعاع الخانقة غير المرئية محسوسة في كل مكان.

يقول عالم الأحياء الدقيقة الأمريكي كريستوفر روبنسون ، الذي عمل هنا في عام 2018: "كنا نسير في الغابة ، كانت السماء مطلية بغروب الشمس الرائع". - في مساحة واسعة ، التقينا خيلًا ، حوالي الأربعين. وجميعهم لديهم عيون صفراء لا تكاد تميز بيننا المارة ". في الواقع ، تعاني الحيوانات من إعتام عدسة العين بشكل جماعي: فالرؤية حساسة بشكل خاص للإشعاع ، والعمى نتيجة شائعة لعمر طويل في منطقة الاستبعاد. اضطرابات النمو شائعة في الحيوانات المحلية ، وغالبًا ما يحدث السرطان. بل والأكثر كارثية كونها بالقرب من بؤرة الحادث السابقة.

الكتلة الرابعة ، التي انفجرت في عام 1986 ، كانت مغطاة بتابوت واقي بعد بضعة أشهر ، حيث تم جمع حطام إشعاعي آخر من الموقع. ولكن بالفعل في عام 1991 ، عندما فحصت عالمة الأحياء المجهرية نيللي جدانوفا وزملاؤها هذه البقايا باستخدام معالجات يتم التحكم فيها عن بُعد ، ظهرت الحياة هنا أيضًا. تم العثور على الحطام المميت أن يسكنه مجتمعات مزدهرة من عيش الغراب الأسود.

على مدى السنوات التالية ، تم تحديد ممثلي حوالي مائة جنس من بينهم. بعضها لا يتحمل فقط المستوى المميت للإشعاع ، ولكن حتى أنفسهم ينجذبون إليه ، مثل النباتات للضوء.

نجاة

يعتبر الإشعاع عالي الطاقة خطيرًا على جميع الكائنات الحية. إنه يضر بسهولة الحمض النووي ، مما يتسبب في حدوث طفرات وأخطاء في الشفرة. الجسيمات الثقيلة قادرة على تفتيت المركبات الكيميائية مثل قذائف المدفعية ، مما يؤدي إلى ظهور الجذور النشطة ، والتي تتفاعل على الفور مع الجار الأول الذي يعثرون عليه. يمكن أن يتسبب القصف الشديد بدرجة كافية في حدوث تحلل إشعاعي لجزيئات الماء وابل كامل من التفاعلات العشوائية التي تقتل الخلية. على الرغم من ذلك ، تظهر بعض المخلوقات مقاومة مذهلة لمثل هذه التأثيرات.

تمتلك الكائنات وحيدة الخلية بنية بسيطة نسبيًا ، وليس من السهل تعطيل عملية التمثيل الغذائي الخاصة بها بواسطة الجذور الحرة ، كما أن أدوات إصلاح البروتين القوية تعمل على إصلاح الحمض النووي التالف بسرعة. ونتيجة لذلك ، فإن عيش الغراب قادر على امتصاص ما يصل إلى 17000 Gray من الطاقة الإشعاعية - العديد من أوامر الحجم أكبر من الكمية الآمنة للإنسان. علاوة على ذلك ، يتمتع بعضهم حرفيًا بمثل هذا "المطر" المشع.

يتجه وادي التطور الشهير بالقرب من جبل الكرمل في إسرائيل مع منحدر واحد نحو أوروبا والآخر نحو إفريقيا. يصل الفارق بين إضاءةها إلى 800٪ ، والمنحدر "الأفريقي" المشع من الشمس يسكنه عيش الغراب الذي ينمو بشكل أفضل في وجود الإشعاع. مثل تلك الموجودة في تشيرنوبيل ، فإنها تبدو سوداء بسبب الكميات الكبيرة من الميلانين. هذا الصباغ قادر على اعتراض الجزيئات عالية الطاقة وتبديد طاقتها ، مما يمنع الخلايا من التلف.

إذابة مثل هذه الخلية الفطرية ، تحت المجهر ، يمكن للمرء أن يرى "شبحها" - صورة ظلية سوداء للميلانين ، والتي تتراكم في طبقات متحدة المركز في جدار الخلية. يحتوي الفطر من الجانب "الأفريقي" من الوادي على ثلاثة أضعاف ما يحتويه سكان المنحدر "الأوروبي". كما أنها غنية بالعديد من الميكروبات التي تعيش في المرتفعات ، والتي تتلقى ما يصل إلى 500-1000 رمادي سنويًا في الظروف الطبيعية. ولكن حتى هذه الكمية اللائقة من الإشعاع الممتص للفطر ليس شيئًا.من غير المحتمل أن يتم إنتاج كل هذا الميلانين للحماية وحدها.

ازدهار

حتى نيللي جدانوفا في عام 1991 أثبتت أن الفطر الذي تم جمعه بالقرب من محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية يصل إلى مصدر الإشعاع وينمو بشكل أفضل في وجوده. في عام 2007 ، تم تطوير هذه النتائج من قبل عالما الأحياء أرتورو كاساديفالا وإيكاترينا داداكوفا يعملان في الولايات المتحدة. أظهر العلماء أنه تحت تأثير الإشعاع أعلى بمئات المرات من الخلفية الطبيعية ، فإن الفطريات السوداء المصبوغة (Cladosporium sphaerospermum و Wangiella dermatitidis و Cryptococcus neoformans) تمتص الكربون من وسط المغذيات بشكل مكثف ثلاث مرات. في نفس الوقت ، فطريات ألبينو الطافرة ، غير القادرة على إنتاج الميلانين ، تحمل الإشعاع بسهولة ، لكنها نمت بالمعدل المعتاد.

تجدر الإشارة إلى أن الميلانين يمكن أن يكون موجودًا في الخلايا بتكوينات كيميائية مختلفة قليلاً. شكله الأساسي عند الإنسان هو مادة الإيوميلانين ، فهو يحمي البشرة من الأشعة فوق البنفسجية ويمنحها اللون البني الداكن. يتم تحديد اللون الأحمر للشفاه والحلمات من خلال وجود مادة الفيوميلانين. والفيوميلانين هو الذي تنتجه الخلايا الفطرية تحت تأثير الإشعاع ، على الرغم من أنه يبدو أسود تمامًا في مثل هذه الكميات.

يصاحب الانتقال من eu- إلى pheomelanin زيادة في نقل الإلكترونات من NADP إلى ferricyanide - وهذه إحدى الخطوات الأولى في التخليق الحيوي للجلوكوز. ليس من المستغرب ، وفقًا لبعض الافتراضات ، أن مثل هذه الفطريات قادرة على إجراء تفاعلات مشابهة لعملية التمثيل الضوئي ، ولكنها بدلاً من الضوء تستخدم طاقة الإشعاع المشع. تسمح لهم هذه القدرة بالبقاء والازدهار حيث تموت الكائنات الحية الأكثر تعقيدًا وصعوبة.

تم العثور على أعداد كبيرة من الجراثيم الفطرية شديدة الميلانين في رواسب العصر الطباشيري المبكر. في تلك الحقبة ، انقرضت العديد من الحيوانات والنباتات: "تتزامن هذه الفترة مع الانتقال عبر" الصفر المغناطيسي "والفقدان المؤقت لـ" الدرع الجيومغناطيسي "الذي يحمي الأرض من الإشعاع" ، كما كتبت إيكاترينا داداكوفا. لا يمكن أن يساعد الفطر المشع في الاستفادة من هذا الموقف. عاجلاً أم آجلاً ، سوف نستخدم هذا أيضًا.

زائدة

لا يزال استخدام الميلانين لاستخدام الطاقة الإشعاعية مجرد فرضية. ومع ذلك ، يستمر البحث ، لأن التغذية الإشعاعية ليست شيئًا غريبًا. في ظروف نقص الموارد والإشعاع الكافي ، يمكن لبعض الفطريات الشائعة أن تعزز تخليق الميلانين وتظهر القدرة على "التغذي على الإشعاع". على سبيل المثال ، تعتبر C. sphaerospermum و W. dermatitidis سالفة الذكر كائنات منتشرة في التربة ، وتصيب C. neoformans أحيانًا البشر ، مسببة داء المكورات الخبيثة المعدية.

ينمو هذا الفطر بسهولة تامة في ظروف المختبر ، ويسهل التعامل معه. وبسبب قدرتها على ملء المناطق ذات التلوث العالي ، يمكن أن تصبح أداة ملائمة للتخلص من النفايات المشعة. اليوم ، مثل هذه القمامة - على سبيل المثال ، الملابس الداخلية القديمة - عادة ما يتم ضغطها ولفها للتخزين حتى يتم استنفاد النويدات غير المستقرة بشكل طبيعي. من المحتمل أن الفطر الذي يمكنه البقاء على قيد الحياة تحت إشعاع عالي الطاقة سوف يسرع هذه العملية في بعض الأحيان.

في عام 2016 ، تم إرسال الفطر الملون الذي تم جمعه بالقرب من محطة تشيرنوبيل للطاقة النووية إلى الفضاء. حتى مع أخذ جميع وسائل الحماية في الاعتبار ، فإن مستويات الإشعاع المعتادة على محطة الفضاء الدولية تكون أعلى من 50 إلى 80 مرة من إشعاع الخلفية بالقرب من سطح الأرض ، مما يوفر ظروفًا لنمو هذه الخلايا. أمضت العينات حوالي أسبوعين في المدار قبل إعادتها للسماح للعلماء بالتحقيق في كيفية تأثير الجاذبية الصغرى عليها. ربما يجب أن يعيش الفطر يومًا ما مثل هذا من جيل إلى جيل.

تضعف الطاقة الإشعاعية للنجم بسرعة عندما ينتقل إلى محيط النظام الشمسي ، لكن الإشعاع الكوني موجود في الضواحي الأبعد. من الناحية النظرية ، يمكن استخدام الميلانين الموجود في الخلايا الفطرية لإنتاج الكتلة الحيوية أو تصنيع الجزيئات المعقدة التي ستكون مطلوبة خلال المهمات المأهولة لمسافات طويلة.من المحتمل أنه بالإضافة إلى البيوت الزجاجية الخضراء والمورقة على المركبة الفضائية في المستقبل ، سيتعين على المرء أن يرتب أخرى - الأبعد ، والتي ستمتلئ بالعفن الأسود المفيد الذي يمكن أن يمتص الطاقة الإشعاعية.