De ramp met de kerncentrale van Tsjernobyl in 1986 heeft een litteken achtergelaten in de geschiedenis van de aarde, maar te midden van de verwoesting heeft de natuur een opmerkelijk geheim onthuld. Wetenschappers hebben een streng schimmel ontdekt, bekend als Cryptococcus neoformans, binnen het Tsjernobyl-complex dat een buitengewoon vermogen bezit om straling te "eten". Deze baanbrekende bevinding heeft enorme belangstelling gewekt en heeft nieuwe mogelijkheden voor stralingsbescherming geopend, met name in de context van ruimtevaart.
Cryptococcus neoformans: de stralingetende schimmels van Tsjernobyl
Cryptococcus neoformans, een bekend micro-organisme dat aan het einde van de 19e eeuw werd beschreven, heeft bewezen zowel een potentiële bedreiging als een verrassende bondgenoot voor de mens te zijn. Infectie door deze schimmel, bekend als cryptokokkose, kan ernstige risico's opleveren voor personen met een gecompromitteerd immuunsysteem. Recente studies hebben echter licht geworpen op de melaninerijke samenstelling, die de sleutel vormt tot de stralingsabsorberende eigenschappen.
Radiosynthese: de kracht van melanine benutten
Melanine, een pigment dat verantwoordelijk is voor het donkerder maken van de huid, fascineert wetenschappers al lang vanwege het vermogen om straling te absorberen. In het geval van Cryptococcus neoformans, de melanine in zijn structuur werkt als een schild tegen straling door het om te zetten in chemische energie. Dit unieke proces, dat doet denken aan fotosynthese in planten, wordt "radiosynthese" genoemd. De ontdekking van dit mechanisme heeft tot opwinding geleid onder onderzoekers, met name op het gebied van ruimteverkenning.
"Als je een materiaal hebt dat kan dienen als een schild tegen straling, kan het niet alleen mensen en structuren in de ruimte beschermen, maar ook zeer reële voordelen hebben voor mensen hier op aarde." — Radames JB Cordero, onderzoeker aan de Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health
Van Tsjernobyl tot de ruimte: onderzoek naar het potentieel van melanine
De mogelijke toepassingen van Cryptococcus neoformans en zijn stralingsvretende eigenschappen strekken zich uit tot ver buiten de plaats van de ramp in Tsjernobyl. NASA-wetenschappers onderzoeken actief de mogelijkheid om melanine uit deze schimmels te benutten om een kosteneffectieve zonnebrandcrème voor astronauten tijdens ruimtemissies te ontwikkelen. In november 2019 is melanine afgeleid van cryptokokken werd naar het International Space Station (ISS) gestuurd door wetenschappers van de Johns Hopkins University voor verdere experimenten.
Op het ISS halen onderzoekers de melanine uit Cryptococcus neoformans aan rigoureuze tests om de doeltreffendheid ervan bij afscherming tegen straling in de ruimte te bepalen. Zonnestraling vormt een aanzienlijk gevaar voor astronauten tijdens verkenningsmissies in de verre ruimte, omdat ze worden blootgesteld aan hoge niveaus van kosmische straling buiten de beschermende magnetosfeer van de aarde. Het potentieel van de schimmels om zich te beschermen tegen dit stralingsbombardement heeft tot hoop en opwinding geleid binnen de wetenschappelijke gemeenschap.
Voorlopige experimenten op het ISS hebben veelbelovende resultaten opgeleverd. Een dunne laag van Cryptococcus neoformans was in staat om twee procent van de kosmische straling die het ISS tegenkwam te blokkeren en te absorberen. Door deze gegevens te extrapoleren, speculeren onderzoekers dat een laag van 21 cm van deze zelfreplicerende schimmels voldoende bescherming zou kunnen bieden aan toekomstige ruimtereizigers.
“Het grootste gevaar voor mensen tijdens verkenningsmissies in de verre ruimte is straling. Om astronauten te beschermen die zich buiten de beschermende magnetosfeer van de aarde wagen en een permanente aanwezigheid op de maan en/of Mars te behouden, is geavanceerde passieve stralingsbescherming zeer gewild.” — Uittreksel uit de studie gepubliceerd in het tijdschrift BioRxiv
Stralingsscherm: de unieke voordelen van de biotechnologie
Bij het streven naar innovatieve stralingsschilden biedt biotechnologie verschillende unieke voordelen. De geschiktheid van biotechnologie voor in-situ resource utilisation (ISRU), zelfregeneratie en aanpassingsvermogen heeft de aandacht van onderzoekers getrokken. Composietmaterialen opnemen Cryptococcus neoformans bieden een veelbelovende weg voor betere stralingsafscherming terwijl het totale gewicht van apparatuur wordt verminderd, een cruciale overweging voor toekomstige Mars-missies en duurzame verkenning van de ruimte.
“Vanwege de complexe aard van ruimtestraling is er waarschijnlijk geen pasklare oplossing voor dit probleem, dat nog wordt verergerd door beperkingen op de massa. Op zoek naar innovatieve stralingsschilden biedt biotechnologie unieke voordelen, zoals geschiktheid voor in-situ resource utilisation (ISRU), zelfregeneratie en aanpassingsvermogen.” — Uittreksel uit de studie gepubliceerd in het tijdschrift BioRxiv
Tsjernobyl-schimmels: een symbool van veerkracht en aanpassing
De aanwezigheid van Cryptococcus neoformans en aanverwante schimmelkolonies die gedijen tussen de ruïnes van de kerncentrale van Tsjernobyl, getuigt van de veerkracht en aanpassing van de natuur. Deze organismen hebben een manier gevonden om de energie van straling te gebruiken voor hun groei, een fenomeen dat bekend staat als "radiotrofe" groei. Hun vermogen om te overleven en te gedijen in zo'n extreme omgeving heeft de aandacht en nieuwsgierigheid van wetenschappers over de hele wereld geboeid.
Conclusie
De ontdekking van stralingetende schimmels in het Tsjernobyl-complex heeft een opmerkelijk natuurlijk afweermechanisme tegen de schadelijke effecten van straling blootgelegd. Cryptococcus neoformans en de melaninerijke samenstelling bieden potentiële oplossingen voor stralingsbescherming, niet alleen voor astronauten die zich in de ruimte wagen, maar ook voor toepassingen dichter bij huis. Het lopende onderzoek en de experimenten gericht op het benutten van de kracht van deze schimmels houden de belofte in van veiliger en veerkrachtiger verkenning van de ruimte, evenals vooruitgang in stralingsafschermingstechnologie op aarde.
Terwijl de mensheid doorgaat met het verkennen van de mysteries van het universum, dienen de Tsjernobyl-schimmels als een symbool van de veerkracht en het aanpassingsvermogen van het leven in tijden van tegenspoed. Het lijkt erop dat de natuur altijd een manier vindt om ons te verrassen en te inspireren met haar buitengewone oplossingen voor de uitdagingen van onze steeds veranderende wereld.
Na het lezen over de vreemde Tsjernobyl-schimmels, lees over de Olifantenpoot van Tsjernobyl – een monster dat dood uitstoot!
