Huby na 'jadrový pohon' – darí sa im v Černobyle, pomôžu ľudstvu k hviezdam.

Na živote ako forme hmoty znižujúcej entropiu je jednou z najfascinujúcejších vlastností jeho schopnosť prispôsobiť sa cudzím, predovšetkým extrémnym podmienkam. Je vcelku známym faktom, že niektoré organizmy dokážu prežiť v neuveriteľne kyslom, zásaditom, slanom, studenom alebo horúcom prostredí. Dokonca už viac než pol storočia poznáme aj baktérie, ktoré sú extrémne odolné voči radiácii (Deinococcus radiodurans prežije až desaťtisícnásobne vyššiu dávku radiácie než človek). Už menej známa je však skutočnosť, že po havárii v Černobyle boli v elektrárni objavené druhy húb, ktoré sú nielenže voči radiácii odolné, oni sa radáciou priamo živia! Presnejšie, využívajú ju ako hlavný zdroj energie pre ich rast.

Ide o tri druhy húb (pre informáciu - huby sú samostatnou ríšou organizmov, na rovnakej úrovni ako rastliny, živočíchy, baktérie či jednobunkovce), konkrétne Cryptococcus neoformans, Wangiella dermatitidis a Cladosporium sphaerospermum. Poslednú menovanú v roku 2019 testovali aj na palube ISS. Výskum z černobylskej elektrárne aj z paluby ISS ukazuje, že huby dokážu premieňať gama žiarenie (jeden z druhov radiácie, ktorý je tvorený vysokoenergetickými fotónmi) na chemickú energiu a využiť ju pri tvorbe biohmoty, podobne, ako to dokážu rastliny či baktérie so slnečným žiarením. Ide teda o extrémnu formu fotosyntézy (vedci tento proces teda nazvali rádiosyntéza), kde však namiesto chlorofylu huba využíva pigment melanín. Ten nie je žiadnou novinkou, nachádza sa aj v ľudskej pokožke a u človeka má na starosti ochranu pred UV žiarením. Novinkou je však schopnosť využiť ho na premenu energie z radiácie, nielen na ochranu pred ňou. Presný biochemický proces premeny však nie je zatiaľ známy a je predmetom ďalšieho vzrušujúceho výskumu. Ide o prekvapujúci objav, a to aj napriek tomu, že je logické, že život sa vysokej rádioaktivite musel prispôsobovať už vo svojich prvopočiatkoch, keďže v minulosti bola Zem podstatne rádioaktívnejšia než dnes (na mladej Zemi bolo totiž v povrchovej kôre viac uránu a thória vzniknutého v dávnych supernovách, pretože ide o prvky s vysokou hustotou, ktoré časom gravitačne klesajú do hlbších vrstiev Zeme, no predovšetkým pri polčase rozpadu niekoľko miliárd rokov bolo uránu a thória v mladej Zemi približne dvakrát viac než dnes). Byť odolný voči radiácii a priamo ju využívať ako zdroj energie sú však dve značne odlišné úrovne adaptácie.

 
A čo nám povedali experimenty a pozorovania o týchto obdivuhodných organizmoch? Huby v černobyľskej elektrárni rastú pri radiácii päťstonásobne presahujúcej bežné hodnoty až trikrát rýchlejšie než rovnaký druh húb mimo nej, a podobne aj na ISS sa rozmnožovali rýchlejšie než na Zemi. Zaujímavá je tiež skutočnosť, že bez radiácie huby melanín takmer neprodukujú. Vrstva, ktorú si z neho vytvárajú, totiž znižuje príjem niektorých živín, a navyše výroba tejto molekuly je vysoko náročná na energiu, takže bez radiácie nie je pre bunky prospešná. Aj preto až do havárie v Černobyle ostala táto ich vlastnosť neznáma, pritom niektoré z týchto húb sú vedcom známe už viac než storočie. Na ISS si však v priebehu mesiaca vytvorili toľko melanínu, že na konci experimentu tvoril odhadom (upresňujúce experimenty naďalej prebiehajú) až približne štyridsať percent ich váhy!

A využitie? Ako sa dá tušiť, pre ľudstvo môžu mať enormný význam pri kolonizovaní vesmíru ako biologický a samorastúci štít pred radiáciou. Melanín, resp. huby majú totiž nižšiu hustotu než materiál s podobnou schopnosťou tienenia (nízka hmotnosť je pri kozmických letoch kľúčovým parametrom), a predovšetkým dokážu rásť a rozmnožovať sa prakticky na akomkoľvek podklade, ktorý obsahuje uhlík. Teda napríklad aj na biologickom odpade astronautov či niektorých spracovaných nerastoch na iných planétach, resp. v hydroponických roztokoch z nich pripravených. Takto by medziplanetárne či medzihviezdne lode alebo aj habitaty a základne na cudzích telesách mimo Zeme získali lacný, ľahký a samoopravný štít pred niektorými vlnovými dĺžkami gama žiarenia. Samozrejme pred inými druhmi radiácie (protóny, neutróny, elektróny a pod.) budú stále potrebné tieniace vrstvy z ďalších materiálov, gama žiarenie však svojou prenikavosťou a efektom na živé tkanivá patrí medzi najnebezpečnejšie. Navyše, gama žiarenie vzniká aj pri zachytení iných rádioaktívnych častíc (takže paradoxne iné vrstvy tienenia síce zachytia niektoré častice, premenia ich však na gama žiarenie, ktoré je potrebné tieniť ďalšou vrstvou).

Živá príroda je plná prekvapení. Niektoré rastliny nám poskytujú liečivé látky na liečbu chorôb, a ako vidíme, niektoré huby nám môžu uľahčiť cestovanie vesmírom. Nie je to síce priamo mycéliový/spórový pohon ako v Star Trek Discovery, ale vzrušujúce je, že ide o skutočnú a hmatateľnú pomoc pre ľudstvo pri jeho kozmickej expanzii v blízkej aj vzdialenejšej budúcnosti. Kto by si pomyslel, že príbuzní plesní a šampiňónov nás povedú k hviezdam... 

Zdroje:

Radiotrophic fungus (wikipedia) 

Melanin for space travel radioprotection, Environmental Microbiology (2017) 19(7), 2529-2532

A Self-Replicating Radiation-Shield for Human Deep-Space Exploration: Radiotrophic Fungi can Attenuate Ionizing Radiation aboard the International Space Station, bioRxiv: 2020.07.16.205534