I 1986 ble den fjerde enheten ved Tsjernobyl kjernekraftverk i Ukraina (tidligere Sovjetunionen) rammet av en massiv brann og dampeksplosjon. Den enestående ulykken frigjorde over 5 % av den radioaktive reaktorkjernen, som bestod av over 100 radioaktive elementer (hovedsakelig jod-131, cesium-137 og strontium-90), i miljøet. Strålingsnivået var ekstremt høyt for at livsformene i nærheten skulle overleve. Furutrærne i det 10 kvadratkilometer store området rundt ulykkesstedet ble drept i løpet av uker på grunn av eksponering for dødelige doser stråling. Imidlertid overlevde visse muggsopper og svarte sopparter ikke bare det farlig høye strålingsnivået, men de viste seg å trives på ulykkesstedet. Senere studier isolerte rundt 2000 stammer av 200 sopparter fra stedet. Det ble funnet at sopphyfene vokste mot kilden til ioniserende beta- og gammastråling akkurat som grønne planter vokser mot sollys. Enda interessant er det at eksponering for ioniserende stråling så ut til å ha gitt de melaniserte soppcellene økt vekst, noe som indikerer energifangst av melaninpigment i nærvær av høyenergistråling (ligner på energifangst av klorofyll i sollys i fotosyntese). I 2022 viste et eksperiment ombord på den internasjonale romstasjonen (ISS) at disse soppene også viste evner til radioresistens og radiosyntese i rommet. Dette antyder at de melaniserte soppene som overlever og trives under ekstreme strålingsforhold, som Tsjernobyl-ulykkesstedet, kan brukes til å skjerme menneskelige bosetninger i verdensrommet mot kosmisk stråling og til å fange energi (fra kosmisk stråling) for å forbedre energiautonomien til dypromferder som Artemis mot fremtidige menneskelige bosetninger på Månen og Mars.
Atomreaktorer verden over bruker for det meste anriket uran som inneholder omtrent 3–5 % uran-235 som fissilt materiale (noen avanserte formeringsreaktorer kan også bruke plutonium-239 eller thorium-233). Primærproduktene fra kontrollert fisjon av uran-235 i reaktorene er lettere kjerner av krypton og barium, frie nøytroner og en stor mengde energi. Ytterligere radioaktiv nedbrytning av ustabile lettere fissile fragmenter (krypton- og bariumkjerner) frigjør betapartikler, gammastråler og andre stabile biprodukter.
Tsjernobyl-ulykken (1986)
I 1986 førte brann og dampeksplosjon ved den fjerde reaktorkjernen i Tsjernobyl i Ukraina (den gang Sovjetunionen) til utslipp av over 5 % av den radioaktive reaktorkjernen i miljøet. Den enestående ulykken slapp ut over 100 radioaktive elementer i miljøet, de viktigste var jod-131, cesium-137 og strontium-90. De to sistnevnte (cesium-137 og strontium-90) er fortsatt tilstede i betydelige mengder i lokalmiljøet siden de har lengre halveringstider på rundt 30 år. Disse to isotopene er primært ansvarlige for at eksklusjonssonen er det mest radioaktivt forurensede området på jorden.
Enkelte steder i eksklusjonssonen nær stedet har ekstremt høye strålingsnivåer. Den ødelagte reaktorbygningen har et strålingsnivå på over 20 000 røntgenstråler i timen (til sammenligning er rundt 500 røntgenstråler over fem timer den dødelige strålingsdosen, som er mindre enn 1 % av strålingen nær det ødelagte reaktorstedet).
Strålingsnivået i det 10 kvadratkilometer store området rundt Tsjernobyl-anlegget, innenfor eksklusjonssonen (kalt Rødskogen), var så høyt at tusenvis av furutrær døde i løpet av uker etter å ha blitt utsatt for omtrent 60–100 gråtoner (Gy) stråling. Denne strålingsdosen var dødelig for furutrær i området, som ble rustrøde og døde. Selv i dag topper gammastrålene seg på rundt 17 millirem/time (omtrent 170 µSv/t) noen steder i Rødskogen. Gammastråler er stråling med svært høy energi. De trenger dypt inn og fjerner elektroner fra atomer og molekyler, og danner ioner og frie radikaler som forårsaker uopprettelig skade på celler og vev, inkludert viktige biomolekyler som DNA og enzymer. Eksponering for svært høye doser gammastråler fører til død av levende organismer, slik som skjedde med furutrærne rundt Tsjernobyl-ulykkesstedet. Men ikke alltid!
Enkelte sopper overlevde ikke bare, men trivdes på det strålende Tsjernobyl-ulykkesstedet
Mens furutrær i et område på 10 kvadratkilometer rundt ulykkesstedet ble drept i løpet av uker på grunn av eksponering for ekstremt høye strålingsnivåer, ble visse svarte sopper, spesielt Cladosporium sphaerospermum og Alternaria alternata ble observert å vokse i nærheten av den skadede fjerde enheten få år etter ulykken, selv om strålingsnivået fortsatt var/er dødelig. Dette var en overraskelse. Innen 2004 isolerte ulike studier rundt 2000 stammer av 200 sopparter fra ulykkesstedet.
Interessant nok ble det funnet at soppens hyfer vokste mot kilden til ioniserende stråling (akkurat slik planter vokser mot sollys, noe som viser fototropisme). Ved måling av soppens respons på ioniserende stråling viste forskere at både beta- og gammastråling fremmer retningsbestemt vekst av hyfer mot kilden.
| Viktige egenskaper ved Tsjernobyl-sopp |
| Radiomotstand – visse soppers evne til å overleve høye strålingsnivåer |
| Radiotropisme – tendens til å vokse eller bevege seg mot en kilde til ioniserende stråling. – analogt med fototropisme der planter vokser som respons på lys |
| Radiosyntese – melaniserte Tsjernobyl-sopper omdanner ioniserende stråling med høy energi til kjemisk energi ved hjelp av melaninpigment. – analogt med fotosyntese |
| Radiotrofi – prosessen med å bruke ioniserende stråling som energikilde |
Fordi melaniserte mikrobielle arter er mer vanlige i naturen, trodde man at melaninpigmentet hadde en rolle i denne bemerkelsesverdige evnen noen sopper har til å overleve og trives i jord forurenset med fissile fragmenter (radionuklider). Et eksperiment publisert i 2007 fant at dette faktisk var tilfelle. Eksponering av melanin for ioniserende stråling er nøkkelen. Den ioniserende strålingen endret de elektroniske egenskapene til melaninpigmenter, noe som gjorde det mulig for melaniserte soppceller å øke veksten etter eksponering for ioniserende stråling. Dette indikerte at melanin har en rolle i energifangst (radiosyntese), på samme måte som klorofyll har i fotosyntese. Dette betydde også muligheten for å bruke disse soppene til opprydding av radionuklider.
Menneskelige oppdrag og bosteder i verdensrommet
På lang sikt vil alle planetariske sivilisasjoner utsettes for eksistensielle trusler fra nedslag fra verdensrommet, derav det viktige behovet for at menneskene blir en flerplanetart. Bemannede romferder er tenkt for å etablere menneskelige bosteder utenfor jorden. Artemis-måneferden er en begynnelse i denne retningen, som tar sikte på å skape langsiktig menneskelig tilstedeværelse på og rundt månen som forberedelse til menneskelige oppdrag og bosteder på Mars.
En av de største utfordringene for bemannede oppdrag i verdensrommet er den konstante strømmen av kraftig kosmisk stråling som gjennomsyrer overalt i rommet. Jordens magnetfelt beskytter oss mot kosmisk stråling på jorden, men det er den største helserisikoen for bemannede oppdrag i rommet. Derfor krever oppdrag i verdensrommet beskyttende skjold mot kosmisk stråling. På den annen side kan kosmisk stråling også være en ubegrenset energikilde og forbedre energiutnyttelsen til lengre oppdrag i verdensrommet hvis det fantes passende teknologi for å utnytte den.
Sopp som trives på det høystrålingsbaserte Tsjernobyl-området kan tilby en løsning på utfordringene kosmisk stråling utgjør for menneskelige oppdrag og bosetninger i verdensrommet.
Som diskutert ovenfor, vokser visse melaniserte sopper i det radioaktive forurensningsområdet til det skadede Tsjernobyl kjernekraftverket og andre radioaktive miljøer på jorden. Melaninpigmentene i disse soppene bruker visstnok høyenergistrålingen til å generere kjemisk energi (akkurat slik klorofylen i de grønne plantene bruker solstråler i fotosyntese). Dermed kan Tsjernobyl-soppene ha potensial til å fungere både som et beskyttende skjold mot høyenergikosmisk stråling (radioresistens) så vel som energiprodusent (radiosyntese) i romferder hvis deres evner strekker seg til kosmisk stråling i rommet. Forskere testet dette i rommet.
Soppen Cladosporium sphaerospermum ble dyrket om bord på den internasjonale romstasjonen (ISS) for å studere dens vekst og evne til å absorbere og dempe ioniserende kosmisk stråling over 26 dager under forhold som etterlignet beboelse på overflaten av Mars. Resultatet viste demping av kosmisk stråling på grunn av soppbiomasse og en vekstfordel i rommet, noe som tyder på at egenskapene som visse sopper viser på Tsjernobyl-ulykkesstedet, kan utvides til kosmisk stråling i rommet.
Det er for tidlig å si noe om dette, men det kan være mulig i fremtiden å transportere disse soppene til Monn og Mars, hvor disse soppene med hjelp av passende infrastruktur vil bli funksjonelle som kjemisk energiprodusenter.
***
Referanser:
- Zhdanova NN, et al 2004. Ioniserende stråling tiltrekker jordsopp. Mycol Res. 108: 1089–1096. DOI: https://doi.org/10.1017/S0953756204000966
- Dadachova E., et al 2007. Ioniserende stråling endrer melanins elektroniske egenskaper og forbedrer veksten av melaniserte sopper. PLOS One. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0000457
- Dighton J., Tugay T., og Zhdanova N., 2008. Sopp og ioniserende stråling fra radionuklider. FEMS Microbiology Letters, bind 281, utgave 2, april 2008, sidene 109–120. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2008.01076.x
- Ekaterina D. & Casadevall A., 2008. Ioniserende stråling: hvordan sopp takler, tilpasser seg og utnytter ved hjelp av melanin. Current Opinion in Microbiology. Bind 11, utgave 6, desember 2008, sidene 525–531. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mib.2008.09.013
- Averesch NJH et al 2022. Dyrking av den dematiaceøse soppen Cladosporium sphaerospermum Ombord på den internasjonale romstasjonen og effektene av ioniserende stråling. Front. Microbiol., 05. juli 2022. Seksjon. Extreme Microbiology Volum 13 2022. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.877625
- Sihver L., 2022. Tsjernobyl-sopp som energiprodusent. Tilgjengelig på https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2022cosp…44.2639S/abstract
- Tibolla MH, og Fischer J., 2025. Radiotrofiske sopper og deres bruk som bioremedieringsmidler i områder rammet av stråling og som beskyttende midler. Forskning, samfunn og utvikling. DOI: https://doi.org/10.33448/rsd-v14i1.47965
***
Relaterte artikler
- Masseutryddelser i livets historie: Betydningen av NASAs Artemis Moon og Planetary Defense DART-oppdrag (23 august 2022)
- Artemis Moon Mission: Towards Deep Space Human Habitation (11 august 2022)
- ….Blekblå prikk, det eneste hjemmet vi noen gang har kjent (13 januar 2022)
***
 suffered massive fire and steam explosion. The unprecedented accident released over 5% of the radioactive reactor core comprising of over 100 radioactive elements (mainly iodine-131, caesium-137, and strontium-90) in the environment. The radiation level was extremely high for the life forms in the vicinity to survive. The pine trees in 10 sq km area surrounding the accident site were killed within weeks due to exposure to lethal doses of radiation. However, certain molds and black fungi not only survived the dangerously high radiation level but were found to be thriving at the accident site. Subsequent studies isolated about 2000 strains of 200 species of fungi from the site. It was found that the fungal hyphae grew towards the source of ionizing beta and gamma radiation just the way green plants grow towards sunlight. More interestingly, exposure to ionising radiation seemed to have enabled the melanized fungal cells an enhanced growth indicating energy capture by melanin pigment in the presence of high energy radiation (similar to energy capture by chlorophyll in sunlight in photosynthesis). In 2022, an experiment aboard International Space Station (ISS) demonstrated that these fungi displayed the capabilities of radio-resistance and radio-synthesis in space as well. This suggests that the melanised fungi that survive and thrive in extreme radiation conditions like Chernobyl accident site can be used to shield deep-space human habitation from cosmic rays and to capture energy (from the cosmic rays) to enhance the energy-autonomy of the deep-space missions like Artemis towards future human habitation on the Moon and Mars.){kind=link}