El mayor desastre nuclear de la historia condujo al descubrimiento de hongos capaces de prosperar en la radiación (gracias a la melanina)

A principios de la década de 1990, los científicos que analizaron el extraño hongo negro encontrado dentro del reactor 4 de Chernobyl Descubrieron que tenía una característica sensacional: este organismo microscópico no sólo era resistente a la radiación ionizante, sino que sabía cómo explotarla. rayos gamma para su metabolismo, un poco como lo hacen las plantas con la energía luminosa del sol.

El descubrimiento condujo a la identificación de muchas especies de hongos radiotróficos, y los científicos comenzaron a comprender que la clave de todo era la melaninaUna gran molécula capaz de proteger el cuerpo de los rayos gamma y transformar la radiación en energía química para el metabolismo. Los descubrimientos de Chernóbil nos han permitido identificar un fenómeno que podría revolucionar diversos sectores, desde la medicina hasta la exploración espacial.

La vida prospera en el agua radiactiva de Chernóbil

Después de la explosión del reactor 4, la Zona de exclusión de Chernóbil Rápidamente se convirtió en una zona completamente desierta. La ciudad de Prípiat fue evacuada con más de mil autobuses, y en pocas semanas la zona de exclusión llegó a pueblos a 400 kilómetros de la planta. Desde aquel 26 de abril de 1986, se suponía que la zona del desastre permanecería prácticamente deshabitada. Sin embargo, con el paso de los años, docenas de especies Han comenzado a repoblar la zona: bisontes europeos y caballos de Przewalski, pero también lobos, ranas y numerosas plantas que han desarrollado estrategias de adaptación que les permiten sobrevivir a la radiación.

A finales de la década de 4, los científicos que estudiaban el interior del reactor XNUMX de Chernóbil descubrieron que un hongo, una especie de moho negro, creció en las paredes del reactor destruido y en el charcos de agua radiactivaEste hongo, observaron los investigadores, no solo logró sobrevivir a los inmensos niveles de radiación presentes en el interior del edificio, sino que parecía apreciar especialmente los rayos gamma. Habían descubierto una forma de vida capaz de... prosperar en presencia de radiación electromagnética lo que habría sido fatal para muchos organismos, incluidos los humanos.

Durante los siguientes 15 años, los investigadores aislaron cientos de especies de microhongos dentro de la central nuclear y sus alrededores. Muchos de estos hongos mostraron predilección por la radiación ionizante, y algunos incluso parecieron digerir partículas provenientes directamente del núcleo del reactor.

Hongos radiotróficos: rayos gamma para el desayuno

El hecho de que algunas especies de hongos fueran muy resistentes a la radiación se conocía desde la década de 1960. Sin embargo, los descubrimientos de Chernóbil añadieron un dato completamente nuevo: algunos hongos son radiotróficoEs decir, buscan activamente altos niveles de radiación y se aprovechan de ellos. Así, el mayor desastre nuclear de la historia se ha convertido en escenario de un descubrimiento sensacional: existen organismos vivos, como el... Cryptococcus neoformans, que pueden usar radiación ionizante para activar procesos metabólicos, convirtiendo la energía del exterior de forma similar a como lo hacen las plantas con fotosíntesis.

Después de los primeros estudios de los científicos ucranianos, el profesor Ekaterina Dadachova y sus colegas del Colegio de Medicina Albert Einstein de Nueva York decidieron estudiar con más detalle Estas extraordinarias especies de hongos en una serie de experimentos de laboratorio, descubrieron que la clave de todo podría ser la melanina, un gran grupo de polímeros oscuros de alto peso molecular que protegen a muchos organismos vivos de la radiación UV y podrían desempeñar un papel central en el futuro de la medicina y la exploración espacial.

Según Dadachova, la melanina actúa como un sensor muy robusto, capaz de resistir la interacción con la radiación que “Tienen una energía millones de veces mayor que la energía de la luz visible o un enlace químico.”. En los hongos de Chernóbil, fuertes dosis de radiación ionizante modificar la estructura electroquímica de la melanina, aumentando su capacidad de transferir electrones. Entonces los investigadores comenzaron a teorizar que esta molécula única podría actuar no solo como un escudo, sino también como un transductor de energía, transformando la energía de la radiación de la misma manera que los pigmentos fotosintéticos ayudan a aprovechar la energía de la luz solar.

Cómo los hongos se convirtieron en especialistas en melanina

Cuando se exponen a la radiación, los hongos radiotróficos producen más melanina para aumentar su capacidad de explotar los rayos gamma con fines metabólicos. melanización de los hongos Pero no es exclusivo de los reactores nucleares y otros entornos particularmente inhóspitos. Como explica Dadachova,

“El pigmento melanina está muy extendido en todas las clases de organismos pequeños, pero a los hongos microscópicos les encanta producir melanina”.

muchos hongos fósiles muestran rastros de melanización, especialmente durante períodos de alta radiación, cuando muchas especies animales y vegetales se extinguieron, como durante el Cretácico temprano, cuando la Tierra perdió temporalmente su escudo de la radiación cósmica.

Los hongos melanizados todavía se conservan hoy en día. muy comúnSe encuentran entre las especies comestibles e incluso en las paredes externas de las estaciones que orbitan la Tierra, expuestas a enormes niveles de radiación solar. Según Dadachova, los hongos se han convertido en... especialistas en melanina en el planeta por una razón específica:

Los hongos son eucariotas, por lo que son mucho más complejos que otros organismos y deben proteger su genoma, su núcleo. Suelen vivir en el suelo o bajo tierra, donde hay muchos factores ambientales estresantes y depredadores. Por ello, los hongos han desarrollado esta sofisticada primera línea de defensa contra todo esto.

Obviamente, explica el profesor, estos mecanismos no se activan cuando el hongo tiene disponible su ambiente nutricional preferido, sino sólo cuando se encuentra en deficiencia de nutrientes, como ocurrió dentro del reactor 4 de Chernóbil.

Radiosíntesis: De Chernóbil a las misiones espaciales

La profesora Dadachova, actualmente profesora de Radiofarmacia en la Universidad de Saskatchewan en Canadá, espera colaborar pronto con biólogos y científicos agrícolas para aclarar el mecanismo exacto por el cual Los hongos usan melanina crecer, tal como lo hicieron los químicos en los siglos XIX y XX, quienes describieron en detalle las distintas fases químicas de la fotosíntesis.

Entendiendo el radiosíntesis Podría tener implicaciones importantes para varios sectores, desde la producción de melaninas sintéticas para protección radiológica hasta la biorremediación de residuos radiactivos.

Dadachova está particularmente interesada en cómo la melanina podría utilizarse para proteger a los pacientes sometidos a radioterapia. También colabora con la Agencia Espacial Canadiense y científicos del Laboratorio Nacional de Brookhaven en... trajes espaciales basados ​​en melanina que podría proteger a los astronautas de los efectos de la radiación en el espacio. Entre 2018 y 2019, un hongo radiotrófico, el C. sphaerospermum, fue objeto de un experimento sobre Estación Espacial Internacional: uno estudio Poco después se confirma que este hongo se puede cultivar en el espacio, que crece más al exponerse a la radiación y sobre todo que puede tener propiedades radioprotectoras.

Una biotecnología capaz de explotar las propiedades de los hongos melanizados contribuiría significativamente al éxito de futuras misiones humanas a la Luna, en Marte y más allá del cinturón principal de asteroides. Y podría ayudarnos a desarrollar nuevas fuentes de energía renovable y biomateriales en la Tierra, lo que hace posible el cultivo incluso en condiciones de sequía severa. Para ello, sin embargo, primero debemos comprender cómo estas formas de vida aprovechan la radiación:

Creo que necesitamos incorporar a este campo a biólogos vegetales, personas que comprendan el proceso de la fotosíntesis. Cuando empecemos a colaborar con estos colegas, este campo podrá prosperar.

concluye Dadachova.

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