В 2024 году NASA планирует вернуть человека на Луну и основать постоянное лунное поселение к концу десятилетия. Для этого людям предстоит решить массу логистических и техническим проблем, однако ни одна из них не сравнится с тем фактом, что сам космос представляет для человечества смертельную опасность. Космическая радиация представляет реальную угрозу здоровью астронавтов, потому при планировании продолжительных миссий NASA следует тщательно продумать стратегию радиационной защиты. В рамках проектирования подобной стратегии учёные стали изучать необычный живой организм родом из Чернобыля – чёрную плесень Cladosporium sphaerospermum.
На Земле люди находятся под надёжной защитой плотного слоя атмосферы и магнитного поля планеты, которые отражают постоянный поток солнечной и космической радиации. Однако стоит нам выйти за пределы их действия, радиационная нагрузка многократно увеличивается. Например, астронавты МКС получают дозу облучения, более чем в 20 раз превышающую земную. Прежде чем люди ступят на поверхность красной планеты, пройдёт немало лет, однако предстоящая лунная миссия даёт прекрасную возможность поэкспериментировать со способами радиационной защиты уже в ближайшие несколько лет. Совершенно неожиданно учёные открыли для себя весьма перспективный материал – чернобыльскую плесень Cladosporium sphaerospermum, свойства которой позволят использовать её для сооружения биологических антирадиационных щитов.
В 1986 году реактор четвёртого энергоблока Чернобыльской атомной электростанции сотряс взрыв мощностью около 75 тонн в тротиловом эквиваленте. Помимо 180-190 тонн ядерного топлива, на момент аварии в активной зоне находились продукты деления и различные радиоактивные изотопы. По некоторым данным, в отдельных участках ЧАЭС мощность экспозиционной дозы достигала 36 тысяч рентген. Ликвидаторы, которые выполняли уборку обломков с крыши машинного зала внутрь активной зоны, подвергались воздействию огромных доз ионизирующего излучения – до 25 бэр (биологический эквивалент рентгена) / 250 мЗв. В некоторых случаях такое облучение приводило к развитию острой лучевой болезни с вероятным фатальным исходом. Несмотря на столь опасные условия, в реакторе живут и здравствуют несколько видов плесневых грибков – среди них и плесень Cladosporium sphaerospermum.
C. sphaerospermum и подобные ей грибы были впервые описаны в 1991 году: тогда они получили название «радиотрофные». Данный термин характеризует феномен ускорения метаболизма микроскопических грибков под воздействием радиации. Исследования показали, что некоторые виды плесени, содержащие пигмент меланин, гораздо активнее увеличивают свою массу в среде с радиационным фоном, который превышает норму в 500 раз. Более подробное изучение грибка позволило учёным обнаружить активное изменение химических свойств меланина под воздействием радиации. Данный пигмент является «зелёным» полупроводником, однако при облучении процесс перенесения электронов внутри его структуры ускоряется примерно в 3-4 раза. Другими словами, плесень превращает энергию ионизирующего излучения в химическую и использует её для собственного роста.
Для дальнейшего исследования суперспособностей грибка C. sphaerospermum учёные отправили плесень на МКС. На протяжении 30 дней астронавты анализировали состояние плесени и её способность поглощать радиацию. Их наблюдения показали, что плесень успешно адаптировалась к условиям микрогравитации. Более того, 1,7-миллиметровый слой грибка смог понизить локальный уровень космической радиации примерно на 2%.
По словам учёных, одним из ключевых достоинств грибка является его способность к самовоспроизводству даже из микроскопических объёмов. Таким образом для реализации проекта по созданию биологического антирадиационного щита на орбиту нужно будет доставить совсем небольшой образец и позволить ему разрастаться под воздействием космической радиации, предварительно сдобрив питательными веществами. Свойства плесени C. sphaerospermum также делают её совместимой с материалами «in situ», например, для создания композитных материалов в сочетании с лунными или марсианскими реголитами. Кроме того, дальнейшее исследование грибков, способных адаптироваться к самым опасным условиям окружающей среды, может оказаться полезным в сфере астробиологии, специалисты которой осуществляют поиск живых организмов на других планетах.
