موجودی عجیب که خوراکش رادیواکتیو است! / هیولای چرنوبیل
در قلب ویرانههای چرنوبیل، جایی که پرتوهای رادیواکتیو هنوز پس از دههها وجود دارد، نوعی زندگی عجیب در حال رشد است.
به گزارش سایت دیده بان ایران؛ در قلب ویرانههای چرنوبیل، جایی که پرتوهای رادیواکتیو هنوز پس از دههها وجود دارد، نوعی زندگی عجیب در حال رشد است.
دیوارهای زنگزده رآکتور شماره چهار که روزی منشأ بزرگترین فاجعه هستهای جهان بودند، حالا میزبان موجوداتیاند که گویی با مرگ سازش کردهاند. در میان آنها، قارچی سیاهرنگ به نام Cladosporium sphaerospermum بهطرزی باورنکردنی رشد میکند.
این موجود نهتنها از پرتوهای رادیواکتیو نمیگریزد، بلکه در محیطهای با بالاترین میزان پرتو، بهتر زنده میماند. رنگ تیره آن بهخاطر وجود ملانین (Melanin) است؛ همان مادهای که در پوست انسان نقش محافظتی در برابر نور دارد. اما در این قارچ، ملانین شاید کارکردی فراتر یافته باشد.
دانشمندان احتمال میدهند این قارچ بتواند انرژی پرتوهای رادیواکتیو را به شکلی زیستی جذب و استفاده کند، همانطور که گیاهان از نور برای فتوسنتز (Photosynthesis) بهره میگیرند.
فرایندی که به آن «رادیوسنتز» (Radiosynthesis) میگویند، هنوز اثبات نشده اما نشانههایش حیرتانگیز است. اگر این فرضیه درست باشد، چرنوبیل نه تنها نماد ویرانی بلکه شاهد تولد نوعی جدید از زیستانرژی است.
پس از انفجار نیروگاه هستهای چرنوبیل در سال ۱۹۸۶، شعاعی چند ده کیلومتری اطراف رآکتور با پرتوهای رادیواکتیو آلوده شد. این منطقه به «منطقهٔ ممنوعه» تبدیل شد و زندگی انسانی برای همیشه از آن رخت بربست. اما در غیاب انسان، طبیعت راه خود را باز یافت و اشکال تازهای از حیات آرامآرام بازگشتند.
در اواخر دههٔ ۱۹۹۰، گروهی از پژوهشگران اوکراینی به سرپرستی نِلی ژدانُوآ (Nelli Zhdanova) از آکادمی علوم ملی اوکراین، به دل این ناحیه رفتند تا ببینند آیا در پناهگاه بتنی پیرامون رآکتور، هنوز اثری از حیات وجود دارد یا نه. یافتهشان باورنکردنی بود: جامعهای از قارچها روی دیوارهای آلوده به پرتو رشد کرده بودند. آنان ۳۷ گونه شناسایی کردند که بیشترشان رنگ تیره یا سیاه داشتند و سرشار از ملانین بودند.
در میان آنها، گونهای به نام Cladosporium sphaerospermum بر همه غلبه داشت. این قارچ در معرض پرتوهای رادیواکتیو شدید زنده میماند و حتی در آن شرایط رشد بیشتری نشان میداد. برای دانشمندان، چنین سازگاری تقریباً غیرممکن به نظر میرسید؛ زیرا پرتوهای رادیواکتیو معمولاً مولکولها را متلاشی میکند، واکنشهای زیستی را مختل میسازد و رشتههای DNA را از هم میگسلد.
اما این قارچ، برخلاف همهٔ انتظارها، نهتنها از پرتو آسیب نمیدید، بلکه به نظر میرسید از آن تغذیه میکند. در جایی که پرتو برای انسان حکم مرگ دارد، این موجود کوچک آن را به سوخت زندگی بدل کرده بود. چرنوبیل، سرزمینی که قرار بود بیجان بماند، به آزمایشگاهی طبیعی برای بازتعریف معنای «بقا» تبدیل شد.
رنگدانهای که شاید انرژی را میبلعد
نخستین چیزی که در بررسیهای میکروسکوپی توجه دانشمندان را جلب کرد، رنگ سیاهِ غیرعادی قارچ بود. این رنگ از غلظت بالای ملانین ناشی میشد، همان ترکیبی که در پوست انسان سپر طبیعی در برابر نور فرابنفش (Ultraviolet Radiation) محسوب میشود. اما در چرنوبیل، نقش ملانین فراتر از محافظت ساده بود.
پژوهشها نشان داد وقتی این قارچ در معرض پرتوهای رادیواکتیو قرار میگیرد، ساختار الکترونی ملانین تغییر میکند و احتمالاً توانایی جذب و انتقال انرژی را پیدا میکند. این فرضیه سبب شد دانشمندان اصطلاح «رادیوسنتز» را پیشنهاد کنند: فرایندی که در آن، موجود زنده انرژی پرتو را به انرژی زیستی تبدیل میکند، مشابه فتوسنتز در گیاهان.
با این حال، هنوز هیچ مدرک قطعی برای اثبات کامل این سازوکار وجود ندارد. ولی آنچه مسلم است، اینکه ملانین در قارچ چرنوبیل دو کارکرد حیاتی دارد: از یک سو سپر دفاعی در برابر پرتوهای رادیواکتیو است، و از سوی دیگر شاید همان پرتوها را به نیرویی مفید تبدیل کند. این ترکیبِ همزمانِ حفاظت و بهرهگیری، راز بقای این موجود در محیطی مرگبار است.
در دههٔ ۲۰۰۰، دو پژوهشگر به نامهای اَکاترینا داداچووا (Ekaterina Dadachova) و آرتورو کاسادِوال (Arturo Casadevall) از کالج پزشکی آلبرت آینشتاین در نیویورک، بررسی تازهای را آغاز کردند. آنان نمونههایی از C. sphaerospermum را در معرض پرتوهای یونساز (Ionizing Radiation) قرار دادند و با شگفتی دیدند که قارچ نهتنها آسیب نمیبیند بلکه سرعت رشدش افزایش مییابد.
آزمایشها نشان داد پرتوهای رادیواکتیو باعث فعال شدن ساختارهای الکترونی در ملانین میشوند و این فعالیت، به نوعی انتقال انرژی زیستی در سلول میانجامد. پژوهشگران گمان بردند که ملانین در این حالت، عملکردی شبیه کلروفیل (Chlorophyll) دارد؛ یعنی انرژی محیطی را جذب و به شکل متابولیکی (Metabolic) قابل استفاده درمیآورد
گرچه هنوز اثبات نشده که این قارچ قادر به تثبیت کربن (Carbon Fixation) مانند گیاهان است، اما شواهد نشان میدهد که پرتو برای آن نه تهدید، بلکه نوعی عامل رشد است. این موضوع در زیستفیزیک، چرخشی بنیادین در مفهوم «پرتودهی» بهحساب میآید: از نابودکنندهٔ حیات به محرک حیات.
در سال ۲۰۲۲ گروهی از دانشمندان تصمیم گرفتند این قارچ مرموز را از چرنوبیل بیرون ببرند و در جایی کاملاً متفاوت بیازمایند: در ایستگاه فضایی بینالمللی (ISS). هدفشان بررسی توانایی این قارچ در برابر پرتوهای کیهانی بود، پرتوهایی که حتی از پرتوهای رادیواکتیو زمین نیز پرانرژیترند.
آنها نمونههایی از Cladosporium sphaerospermum را روی سطح بیرونی ایستگاه نصب کردند تا مستقیماً در معرض پرتوهای کیهانی قرار گیرند. حسگرهایی در زیر ظروف آزمایش نشان دادند که میزان پرتوهایی که از لایهٔ قارچ عبور میکند، کمتر از میزان عبور در محیط کنترل بدون قارچ است. این یعنی قارچ بخشی از پرتو را جذب کرده و بهنوعی سپر طبیعی در برابر پرتو عمل کرده است.
هدف اصلی این پژوهش بررسی رادیوسنتز نبود، بلکه آزمودن توانایی قارچ در کاهش نفوذ پرتوها برای کاربردهای فضایی بود. با این حال، یافتهها این فرضیه را تقویت کرد که ملانین درون قارچ نهتنها سپر محافظ بلکه ساختاری فعال برای مدیریت انرژی پرتوهای رادیواکتیو است. اگر چنین سازوکاری بهدرستی درک شود، شاید روزی بتوان از این قارچ برای محافظت فضانوردان در سفرهای طولانی فضایی استفاده کرد.
آیا قارچ واقعاً از پرتوهای رادیواکتیو تغذیه میکند؟
پرسشی که هنوز بیپاسخ مانده این است: آیا قارچ چرنوبیل واقعاً انرژی پرتو را به سوخت زیستی تبدیل میکند؟ پژوهشهای انجامشده هنوز موفق به اثبات مستقیم این موضوع نشدهاند. دانشمندان نتوانستهاند فرایند تثبیت کربن (Carbon Fixation) یا تولید مولکولهای پرانرژی از طریق پرتو را نشان دهند.
آنچه تاکنون روشن شده، تنها تغییر در رفتار ملانین در معرض پرتوهای رادیواکتیو است؛ تغییری که ممکن است بازتابی از نوعی استفادهٔ غیرمستقیم از انرژی پرتو باشد. برخی محققان، از جمله نیلز آوِرِش (Nils Averesch) از دانشگاه استنفورد، معتقدند که پدیدهٔ رادیوسِنتز هنوز فرضیهای هیجانانگیز اما اثباتنشده است.
بااینحال، صرفِ توانایی این قارچ در رشد بهتر در محیطهای رادیواکتیو، نشان میدهد که حیات میتواند راههایی پیشبینیناپذیر برای بقا بیابد. شاید این فرایند چیزی میان جذب انرژی و واکنش حفاظتی باشد؛ سازوکاری که نه برای تغذیه بلکه برای بازآرایی شیمیایی جهت تحمل فشار پرتو تکامل یافته است.
Cladosporium sphaerospermum تنها قارچ مقاوم در برابر پرتو نیست. گونههای دیگری نیز رفتار مشابهی نشان دادهاند. برای نمونه، مخمر سیاه Wangiella dermatitidis در معرض پرتوهای رادیواکتیو رشد بیشتری از خود نشان میدهد. در مقابل، گونهای دیگر به نام Cladosporium cladosporioides تنها تولید ملانین را افزایش میدهد اما رشد چندانی نمیکند.
این تفاوتها نشان میدهد که واکنش قارچها به پرتوهای رادیواکتیو یکسان نیست و شاید به محیط، تاریخچهٔ ژنتیکی و سطح پرتو بستگی دارد. اگرچه همهٔ این قارچها «ملانینه» هستند، ولی مسیرهای متابولیک آنها یکسان عمل نمیکند. این تنوع رفتاری خود نشانهای است از اینکه تکامل، حتی در میان موجودات مشابه، پاسخهای متفاوتی به فشار محیطی میآفریند.
از دیدگاه علمی، این تفاوتها پرسش تازهای مطرح میکند: آیا این سازگاریها گامی تصادفیاند یا مرحلهای از تکامل بهسوی گونههایی که میتوانند انرژی پرتو را به منبع زیستی پایدار تبدیل کنند؟ هنوز پاسخی قطعی در دست نیست.
این قارچ کوچک، در ظاهر خاموش و بیادعا، استعارهای است از سرسختی حیات. در جایی که پرتوهای رادیواکتیو برای انسان مرگآورند، او زندگی را از نو میسازد.
