Chernobyl Fungi salaku Shield Ngalawan Sinar Kosmik pikeun Misi Deep-Space 

Dina taun 1986, unit ka-4 Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Chernobyl di Ukraina (baheulana Uni Soviét) ngalaman ledakan seuneu sareng uap. Kacilakaan anu teu pernah terjadi sateuacana ngaluarkeun langkung ti 5% inti reaktor radioaktif anu diwangun ku langkung ti 100 unsur radioaktif (utamana yodium-131, cesium-137, sareng strontium-90) di lingkungan. Tingkat radiasi kacida luhurna pikeun mahluk hirup di sakurilingna salamet. Tangkal pinus di wewengkon 10 km pasagi sabudeureun lokasi kacilakaan éta maot dina sababaraha minggu alatan paparan dosis bisa nepi ka tiwasna radiasi. Sanajan kitu, kapang tangtu jeung fungi hideung teu ngan salamet tingkat radiasi bahaya tinggi tapi kapanggih bisa thriving di lokasi kacilakaan. Panaliti salajengna ngasingkeun sakitar 2000 galur tina 200 spésiés fungi tina situs éta. Kapanggih yén hifa jamur tumuwuh nuju sumber béta pangionan sareng radiasi gamma sapertos cara pepelakan héjo tumbuh nuju sinar panonpoé. Anu leuwih narik, paparan radiasi pangionan sigana geus ngaktifkeun sél jamur melanized tumuwuhna ditingkatkeun nunjukkeun néwak énergi ku pigmén melanin ku ayana radiasi énergi tinggi (sarupa jeung néwak énergi ku klorofil dina cahya panonpoé dina fotosintésis). Dina 2022, percobaan dina Stasion Angkasa Internasional (ISS) nunjukkeun yén fungi ieu nunjukkeun kamampuan résistansi radio sareng sintésis radio di luar angkasa ogé. Ieu nunjukkeun yén fungi melanised anu salamet sareng mekar dina kaayaan radiasi ekstrim sapertos situs kacilakaan Chernobyl tiasa dianggo pikeun ngalindungan tempat tinggal manusa di jero rohangan tina sinar kosmik sareng néwak énergi (tina sinar kosmik) pikeun ningkatkeun otonomi-énergi misi ruang-jero sapertos Artemis nuju tempat tinggal manusa anu bakal datang di Bulan sareng Mars.  

Réaktor nuklir di sakuliah dunya lolobana ngagunakeun uranium anu diayakeun anu ngandung kira-kira 3-5% Uranium-235 salaku bahan fisil (sababaraha réaktor peternak maju ogé tiasa nganggo Plutonium-239 atanapi Thorium-233). Produk utama fisi dikawasa Uranium-235 dina réaktor nyaéta inti torek Kripton sareng Barium, neutron bébas sareng énergi anu ageung. Paluruhan radioaktif salajengna tina fragmen fisil torek anu teu stabil (inti Krypton sareng Barium) ngabebaskeun partikel béta, sinar gamma sareng produk sampingan anu stabil.  

kacilakaan Chernobyl (1986) 

Dina 1986, seuneu jeung uap ngabeledug di unit 4 of Chernobyl Nuclear Power Plant di Ukraina (éta Uni Soviét) ngahasilkeun kaluaran leuwih 5% tina inti reaktor radioaktif kana lingkungan. Kacilakaan unprecedented dileupaskeun leuwih 100 unsur radioaktif di lingkungan, utamana nyaéta iodin-131, cesium-137, jeung strontium-90. Dua anu terakhir (nyaéta caesium-137 sareng strontium-90) masih aya dina jumlah anu signifikan di lingkungan lokal kusabab aranjeunna gaduh satengah umur langkung panjang sakitar 30 taun. Dua isotop ieu utamina tanggung jawab pikeun Zona Pangaluaran janten daérah anu paling kacemar radioaktif di Bumi.  

Sababaraha tempat di Zona Pangaluaran caket situs ngagaduhan tingkat radiasi anu luhur pisan. Wangunan reaktor anu ancur ngagaduhan tingkat radiasi langkung ti 20,000 roentgen per jam (pikeun babandingan, sakitar 500 roentgen langkung ti lima jam mangrupikeun dosis radiasi anu maot, kirang ti 1% tina radiasi caket lokasi reaktor anu ancur).   

Tingkat radiasi di wewengkon 10 km pasagi sabudeureun Plant Chernobyl dina Zona Pangaluaran (disebut Red Forest) kacida luhurna nu rébuan tangkal pinus maot dina sababaraha minggu sanggeus kakeunaan approx. 60-100 Grays (Gy) tina radiasi. Dosis radiasi ieu bisa nepi ka tiwasna pikeun tangkal pinus di wewengkon nu robah warna karat-beureum sarta maot. Malah kiwari, sinar gamma puncakna kira-kira 17 milirem/jam (kira-kira 170 µSv/jam) di sababaraha tempat di Leuweung Beureum. Sinar gamma nyaéta radiasi énergi anu kacida luhurna. Aranjeunna nembus jero sareng ngaleungitkeun éléktron tina atom sareng molekul sareng ngabentuk ion sareng radikal bébas anu nyababkeun karusakan anu teu tiasa dilereskeun kana sél sareng jaringan kalebet biomolekul penting sapertos DNA sareng énzim. Paparan sinar gamma dosis anu kacida luhurna ngakibatkeun maotna organisme hirup saperti naon anu lumangsung dina tangkal pinus sabudeureun situs kacilakaan Chernobyl. Tapi teu salawasna!  

Sababaraha fungi teu ngan salamet tapi thrived dina radiasi luhur situs kacilakaan Chernobyl  

Sedengkeun tangkal pinus di wewengkon 10 km pasagi sabudeureun lokasi kacilakaan maot dina sababaraha minggu alatan paparan ka tingkat radiasi pisan tinggi, fungi hideung tangtu, utamana Cladosporium sphaerospermum jeung Alternaria alternata anu dititénan tumuwuh di sabudeureun Unit 4 ruksak sababaraha taun sanggeus kacilakaan sanajan tingkat radiasi éta / masih bisa nepi ka tiwasna. Ieu kejutan. Taun 2004, rupa-rupa panilitian ngasingkeun kira-kira 2000 galur tina 200 spésiés fungi tina situs kacilakaan.  

Narikna, kapanggih yén hifa jamur tumuwuh nuju sumber radiasi pangionan (saperti cara tutuwuhan tumuwuh nuju cahya panonpoé némbongkeun phototropism). Nalika ngukur réspon jamur kana radiasi pangionan, peneliti nunjukkeun yén radiasi béta sareng gamma ngamajukeun kamekaran hifa arah ka sumberna.  

Kusabab spésiés mikroba mélanisasi langkung umum di alam, éta panginten pigmén melanin ngagaduhan peran dina kamampuan luar biasa ieu sababaraha fungi pikeun salamet sareng mekar dina taneuh anu kacemar ku fragmen fisil (radionuclides). Hiji percobaan diterbitkeun taun 2007 kapanggih yén ieu memang kasus nu bener. Paparan mélanin kana radiasi pangionan nyaéta konci. Radiasi pangionan ngarobih sipat éléktronik pigmén melanin anu ngamungkinkeun sél jamur melanisasi ningkat kamekaran saatos paparan radiasi pangionan. Ieu nunjukkeun mélanin boga peran dina néwak énergi (radiosintésis), sarupa jeung klorofil dina fotosintésis. Ieu ogé hartosna kamungkinan ngagunakeun fungi ieu dina ngabersihan kontaminasi radionuklida.   

Jero-spasi Asasi Manusa misi jeung habitations  

Dina jangka panjang, sadaya peradaban planet ngajalankeun ancaman eksistensi ti dampak ti luar angkasa ku kituna penting pikeun manusa pikeun jadi spésiés multi planét. Misi manusa angkasa jero dibayangkeun pikeun netepkeun tempat tinggal manusa di luar bumi. Misi Artemis Moon mangrupikeun awal arah ieu anu tujuanana nyiptakeun ayana manusa jangka panjang dina sareng sakitar Bulan pikeun nyiapkeun misi sareng tempat tinggal manusa di Mars.   

Salah sahiji tangtangan anu paling ageung sateuacan misi manusa di jero rohangan nyaéta ku fluks konstan sinar kosmik anu kuat anu sumebar di mana-mana di angkasa. Médan magnét Bumi ngajaga urang tina sinar kosmik di bumi, tapi éta résiko kaséhatan pangbadagna pikeun misi manusa di luar angkasa. Ku alatan éta, misi jero rohangan merlukeun tameng pelindung tina sinar kosmik. Di sisi anu sanés, radiasi kosmik ogé tiasa janten sumber énergi anu henteu terbatas sareng ningkatkeun otonomi-énergi pikeun misi ruang-jero anu langkung panjang upami aya téknologi anu cocog pikeun ngamangpaatkeunana. 

Jamur anu mekar dina situs Chernobyl anu radiasi tinggi tiasa nawiskeun solusi pikeun tantangan anu ditimbulkeun ku radiasi kosmik pikeun misi sareng tempat tinggal manusa di jero rohangan.  

Saperti dibahas di luhur, fungi melanised tangtu kapanggih tumuwuh di situs kontaminasi tinggi-radiasi tina Chernobyl Nuklir Power Plant ruksak jeung lingkungan-radiasi tinggi lianna di Bumi. Tétéla, pigmén mélanin dina fungi ieu ngamangpaatkeun radiasi énergi tinggi pikeun ngahasilkeun énergi kimia (sapertos cara klorofil dina tutuwuhan héjo ngagunakeun sinar panonpoé dina fotosintésis). Ku kituna, fungi Chernobyl bisa boga potensi pikeun meta salaku tameng pelindung ngalawan sinar kosmis énergi tinggi (radio-resistance) ogé produser énergi (radiosintésis) dina misi spasi jero lamun kamampuhan maranéhanana nepi ka sinar kosmik di spasi. Panaliti nguji ieu di rohangan.  

Jamur Cladosporium sphaerospermum ieu dibudidayakan dina Stasion Angkasa Internasional (ISS) pikeun nalungtik tumuwuhna jeung kamampuhna pikeun nyerep jeung dampen sinar kosmik pangionan leuwih 26 poé dina kaayaan mimicking habitation dina beungeut Mars. Hasilna nunjukkeun atenuasi radiasi kosmik kusabab biomassa jamur sareng kaunggulan pertumbuhan di rohangan nunjukkeun yén kamampuan anu ditampilkeun ku fungi tangtu di situs kacilakaan Chernobyl tiasa diperpanjang ka sinar kosmik di rohangan.  

Ieu teuing mimiti ngomong tapi mungkin di mangsa nu bakal datang pikeun ngangkut fungi ieu ka Monn jeung Mars dimana kalayan bantuan infrastruktur merenah fungi ieu bakal jadi fungsi salaku produser énergi kimiawi.  

*** 

Rujukan:  

1. Zhdanova NN, dkk 2004. Radiasi pangionan narik fungi taneuh. Mycol Res. 108: 1089–1096. DOI: https://doi.org/10.1017/S0953756204000966 

2. Dadachova E., dkk 2007. Radiasi Pangionan Ngarobah Sipat Éléktronik Melanin sareng Ningkatkeun Tumuwuhna Jamur Mélanisasi. PLOS Hiji. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0000457 

3. Dighton J., Tugay T., sarta Zhdanova N., 2008. Fungi jeung radiasi pangionan ti radionuclides. Surat Mikrobiologi FEMS, Jilid 281, Edisi 2, April 2008, Kaca 109-120. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2008.01076.x 

4. Ekaterina D. & Casadevall A., 2008. Radiasi pangionan: kumaha fungi Cope, adaptasi, jeung mangpaatkeun kalayan bantuan Melanin. Pamadegan Ayeuna dina Mikrobiologi. Jilid 11, Edisi 6, Désémber 2008, Kaca 525-531. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mib.2008.09.013 

5. Averesch NJH dkk 2022. Budidaya Jamur Dematiaceous Cladosporium sphaerospermum Luhureun Stasion Angkasa Internasional sareng Balukar Radiasi Pangion. Hareupeun. Microbiol., 05 Juli 2022. Sec. Mikrobiologi Ekstrim Jilid 13 2022. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.877625 

6. Sihver L., 2022. Chernobyl Fungi salaku Produsén Énergi. Sadia di https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2022cosp…44.2639S/abstract 

7. Tibolla MH, sarta Fischer J., 2025. fungi radiotrophic sarta pamakéan maranéhanana salaku agén bioremediation wewengkon kapangaruhan ku radiasi jeung salaku agén pelindung. Panalungtikan, Masarakat jeung Pangwangunan. DOI: https://doi.org/10.33448/rsd-v14i1.47965 

*** 

artikel nu patali 

• Kapupusan Massal dina sajarah Kahirupan: Pentingna Bulan Artemis NASA sareng Misi DART Pertahanan Planetary (23 Agustus 2022)  

• Misi Bulan Artemis: Nuju Habitat Asasi Manusa Jero (11 Agustus 2022) 

• ….Titik Biru Pucat, hiji-hijina Imah anu Urang Tepikeun (13 Januari 2022) 

***