Článek
Kamera klouže po stěnách, které nikdo neviděl od katastrofy. A pak operátoři na monitoru zpozorují něco, co tam nemá co dělat.
Stěny pokrývají černé skvrny. Rozlézají se po betonu jako plíseň na zapomenutém chlebu. Nejdřív to vypadá jako saze nebo chemická usazenina. Jenže vzorky, které se později podaří odebrat, ukážou něco mnohem podivnějšího. Ta černá hmota není mrtvý povlak.
Je živá. Roste. A roste nejrychleji přesně tam, kde je záření nejsilnější.
Místo, kde skončil život. Teoreticky
Nejdřív krátká rekapitulace, proč je to tak neuvěřitelné. V noci na 26. dubna 1986 explodoval při nepovedeném testu čtvrtý reaktor černobylské elektrárny. Výbuch a následný požár vyvrhly do atmosféry radioaktivní mrak, který zamořil velkou část Evropy.
Šlo o nejhorší jadernou havárii v dějinách. Kolem elektrárny vznikla třicetikilometrová uzavřená zóna, z níž se evakuovaly desetitisíce lidí, a nad roztavený reaktor postavili likvidátoři narychlo betonový sarkofág.
Uvnitř sarkofágu zůstala radioaktivní lávová hmota, žhavé částice paliva a úrovně záření, které dokážou člověka zabít během desítek minut. Panovalo obecné přesvědčení, že tam uvnitř nemůže dlouhodobě existovat nic živého. Pět let poté to černé skvrny na stěnách uvedly na pravou míru.
Vzorků se ujímá tým ukrajinské mikrobioložky Nelli Ždanovové z Národní akademie věd. Výsledky zní jako z vědecko-fantastického románu: v okolí zničeného reaktoru a přímo v něm vědci identifikují 37 druhů hub. V průběhu dalších let se sbírka rozroste - z lokality katastrofy nakonec badatelé izolují zhruba dvě tisícovky kmenů patřících ke dvěma stovkám druhů.
Jedna věc je spojuje. Naprostá většina z nich, kolem osmdesáti procent, má sytě tmavou až černou barvu. Za tu může melanin - stejný pigment, který barví lidskou kůži, vlasy a oči a chrání naši DNA před ultrafialovým zářením. Když se opálíte, vyrábí vaše kůže melanin.
Když si mikroskopická houba staví buněčnou stěnu z melaninu, dělá v principu totéž - jen v mnohonásobně větší koncentraci. Houby z Černobylu ho mají tolik, že jsou na pohled černé jako uhel.
A mezi všemi těmi černými organismy jeden druh jasně dominuje. Nenápadná plíseň se jménem Cladosporium sphaerospermum, kterou věda zná už od roku 1886, kdy ji italský botanik popsal na tlejících citrusových listech. Běžně roste ve vlhkých koupelnách a na zkažených potravinách - většina lidí ji zná nanejvýš jako původce alergií a tmavých map na zdi za pračkou.
V Černobylu ale dělá něco, co od plísně ze sprchového závěsu nikdo nečekal: obsazuje místa s nejvyšší kontaminací a evidentně jí to svědčí. Ve vzorcích s nejvyšší naměřenou radioaktivitou byla nejčastějším nálezem.
Ždanovová si navíc všimne jevu, pro který zatím neexistuje ani jméno. Houbová vlákna nerostou náhodně. Natahují se směrem ke zdroji záření, jako se rostliny natahují za světlem. V laboratorních testech s kadmiovým zářičem to vědci později potvrdí: kmen izolovaný přímo z reaktorové haly čtvrtého bloku rostl statisticky prokazatelně směrem k umístěnému zdroji radiace.
Jev dostane jméno pozitivní radiotropismus. Některé kmeny dokonce prorůstají do žhavých radioaktivních částic a rozkládají kousky grafitu z roztaveného reaktoru. Jako by radiace nebyla hrozba. Jako by byla potrava.
Dva vědci v New Yorku a kacířská myšlenka
Zprávy z Ukrajiny se dostanou k dvojici výzkumníků z Albert Einstein College of Medicine v New Yorku. Radiofarmakoložka Ekaterina Dadachovová a imunolog Arturo Casadevall se rozhodnou ověřit hypotézu, která zní na první poslech absurdně: co když ty houby záření doslova jedí?
Ionizující záření je přitom pro život jed v té nejčistší podobě. Nese dost energie na to, aby vyráželo elektrony z atomů, trhalo molekulární vazby a láme DNA. U lidí zvyšuje riziko rakoviny a ve vysokých dávkách zabíjí buňky tak spolehlivě, že ho onkologové cíleně používají k ničení nádorů. Představa organismu, který z téhle destruktivní síly čerpá užitek, odporovala učebnicím.
Dadachovová a Casadevall vzali do laboratoře tři druhy melanizovaných hub - černobylskou Cladosporium sphaerospermum, kvasinku Cryptococcus neoformans a houbu Wangiella dermatitidis - a vystavili je gama záření z radioaktivního rhenia a wolframu. Dávky mnohonásobně převyšovaly běžné pozadí.
U každého druhu zároveň testovali dvě varianty: kmeny s melaninem a jejich „albínské“ verze, kterým pigment chyběl. Kdyby melanin nehrál roli, obě skupiny by dopadly stejně. Nedopadly. Houby s melaninem nezemřely. Houby s melaninem rostly rychleji.
Výsledky vyšly v roce 2007 v časopise PLOS ONE a vyvolaly pozdvižení. I prestižní časopis Nature o studii referoval s neskrývaným úžasem - houby prý sežerou ledacos, od plastu přes azbest po letecké palivo, ale tohle bylo poprvé, kdy se na jejich jídelníčku objevilo samotné záření.
Experimenty ukázaly, že melanizované kmeny vystavené vysokým dávkám gama záření zvyšovaly rychlost přenosu elektronů a přibývaly na hmotě znatelně rychleji než jejich nemelanizovaní příbuzní - a že samotné záření mění elektronové vlastnosti melaninu.
V navazující práci z roku 2008 pak Dadachovová s Casadevallem zformulovali odvážnou hypotézu. Melanin by podle nich mohl v houbách fungovat podobně jako chlorofyl v rostlinách: zachytávat energii dopadajícího záření a přeměňovat ji na chemickou energii použitelnou pro růst.
Rostliny provozují fotosyntézu a žijí ze slunce. Tyhle houby by provozovaly radiosyntézu - a žily by z gama paprsků. Melanin by přitom plnil dvojí službu: fungoval by jako energetický měnič i jako ochranný štít proti poškození buněk zároveň.
Pro pořádek je třeba dodat, co poctivě přiznávají i sami autoři: radiosyntéza zůstává dodnes hypotézou, ne prokázaným mechanismem. Vědci zatím nenašli konkrétní metabolickou dráhu, která by přeměnu záření na využitelnou energii potvrdila, a některé pozdější experimenty - třeba studie z amerických Sandia National Laboratories z roku 2022 - zrychlený růst u příbuzných druhů nezopakovaly.
Roli podle všeho hraje i prostředí: Dadachovová pozorovala zrychlený růst hlavně tehdy, když houby hladověly a živin bylo málo - tedy přesně v podmínkách, jaké panují na betonové stěně reaktoru. Část odborníků proto mluví opatrněji: houby možná záření nevyužívají jako hlavní zdroj energie, ale jen jako doplňkový, a hlavní roli hraje melaninová ochrana.
Jisté je jedno - tam, kde jiné organismy hynou, tyhle prosperují. Cryptococcus neoformans snese dávku záření vyšší, než jakou Američané používají ke sterilizaci potravin. A přesně tahle odolnost přivedla černou plíseň z Černobylu na místo, kam se žádná houba předtím nepodívala.
Středoškolák, který poslal plíseň do vesmíru
Radiace je největší zdravotní hrozba kosmických letů. Průměrný člověk na Zemi dostane za rok dávku kolem 6,2 milisievertu. Astronaut na Mezinárodní vesmírné stanici zhruba 144 milisievertů - třiadvacetkrát víc.
A kosmonaut na tříleté cestě k Marsu by měl už po prvním roce v těle kolem 400 milisievertů, hlavně z galaktického kosmického záření, proti kterému ho nechrání žádná atmosféra ani magnetosféra. Kumulovaná dávka zvyšuje riziko rakoviny, poškozuje centrální nervovou soustavu a může poškodit zrak.
Klasické stínění z oceli nebo olova funguje, ale má zásadní vadu: váží tuny a každý kilogram vynesený do vesmíru stojí jmění. NASA i soukromé firmy proto roky hledají stínění, které by bylo lehké, odolné - a ideálně by si ho mise dokázala vyrobit až na místě.
Napadlo to skupinu okolo Grahama Shunka - amerického středoškoláka, který se k projektu dostal přes vzdělávací program Higher Orbits vedený bývalou trenérkou astronautů. Nápad byl elegantně jednoduchý: co kdyby si kosmonauti štít nevozili, ale vypěstovali? Houba se sama množí, sama opravuje a jako „stavební materiál“ potřebuje jen pár gramů výchozí kultury a trochu živin.
Když se štít poškodí - třeba mikrometeoritem - během dnů si díru sám zacelí. Žádný jiný stínicí materiál na světě tohle neumí. Shunk později oslovil e-mailem výzkumníka Nilse Averesche ze Stanfordu, ten se přidal - a projekt odstartoval doslova. Sám Shunk to shrnul jednoduše: většina věcí, které se mu povedly, začala obyčejným e-mailem a odvahou si o příležitost říct.
Koncem roku 2018 vynesla zásobovací raketa k Mezinárodní vesmírné stanici nenápadný náklad: rozdělenou Petriho misku o průměru deseti centimetrů. Na jedné polovině agar naočkovaný kulturou Cladosporium sphaerospermum - kmen objednaný z běžné mikrobiologické sbírky, žádný pašovaný vzorek ze zakázané zóny.
Na druhé polovině čistý agar jako kontrola. Pod oběma polovinami radiační detektory měřící, kolik záření projde skrz. Celý experiment se vešel do krabičky a nepotřeboval od posádky prakticky žádnou obsluhu - stačilo ho zapojit a nechat běžet.
Devadesát minut na jeden oběh a měření každou vteřinu
Pak už jen sledovali data. Stanice obíhala Zemi jednou za devadesát minut, detektory zaznamenávaly hodnoty prakticky nepřetržitě a kamera fotila misku v šestihodinových intervalech. Na snímcích bylo vidět, jak se během prvních dvou dnů černý povlak rozlézá po své polovině misky, zatímco kontrolní strana zůstává prázdná.
Po třiceti dnech přišlo vyhodnocení. Vrstva houby silná pouhých 1,7 milimetru snížila naměřenou radiaci pod sebou zhruba o dvě procenta oproti kontrolní straně. Zní to málo? U necelých dvou milimetrů živé plísně je to pozoruhodné číslo.
Pro srovnání: aby stejného efektu dosáhl neživý materiál, potřeboval by srovnatelnou hustotu a hmotnost - jenže ten se sám neopravuje, nerozrůstá a nedá se vypěstovat z hrstky spor. A byl tu ještě jeden výsledek: houba ve vesmíru rostla asi o 21 procent rychleji než stejná kultura na Zemi. Kosmické záření jí očividně nevadilo. Možná jí dokonce chutnalo.
Tým pak čísla přepočítal na reálné podmínky. Vrstva houby silná zhruba 21 centimetrů by podle odhadů dokázala z velké části odstínit roční dávku záření na povrchu Marsu. A kdyby se melanin smíchal s marsovským regolitem - prachem a drtí, které se na rudé planetě válejí všude zadarmo - stačilo by asi devět centimetrů.
Obydlí budoucích kolonistů by tak mohl chránit kompozit vyrobený z místní horniny a pigmentu, který si posádka doveze v podobě několika gramů spor a nechá ho na místě narůst.
Casadevall navíc už dřív s kolegy spekuloval o druhém využití. „Radiotrofní houby by mohly sloužit jako zdroj potravy i radiační ochrany pro meziplanetární astronauty,“ uvedla Dadachovová. Kosmická strava s chutí plísně ze sprchového závěsu asi nevyhraje soutěž kuchařů. Hladového astronauta miliony kilometrů od Země ale zajímají jiné parametry.
A vesmír není jediné bojiště. Vědci zkoumají i pozemštější využití: bioremediaci, tedy nasazení živých organismů na čištění kontaminovaných míst. V lokalitách typu Černobylu, kde je klasická dekontaminace drahá a pro lidi nebezpečná, by houby schopné prorůstat radioaktivním materiálem a vázat na sebe izotopy mohly jednou dělat špinavou práci místo nás. Zadarmo, bez ochranných obleků a bez nároku na odškodné.
Zdroje:
https://astrobiology.nasa.gov/news/life-in-the-extreme-radiation/
https://hub.jhu.edu/2019/11/01/melanin-space-study/
https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2016/05/3-scimemi_status_of_iss_tagged.pdf
https://alumni.state.gov/node?page=14
https://www.nationalgeographic.com/culture/article/life-goes-on-chernobyl-35-years-after-worlds-worst-nuclear-accident
https://www.smithsonianmag.com/science-nature/forests-around-chernobyl-arent-decaying-properly-180950075/
https://www.nationalgeographic.com/animals/article/radioactive-animals-nuclear-testing-disasters
