És realment sorprenent observar com la vida pot endinsar-se en els paratges més hostils i extrems. Aquest és el cas de la troballa de fongs en zones de proves d’armament nuclear i en aigües refrigerants de centrals nuclears. Amb tots aquests precedents, l’any 1997 Zhdanova i col·laboradors van anar a la recerca de creixements fúngics al reactor 4 de la central nuclear de Txernòbil accidentada 11 anys abans.
Després de més d’un any recollint mostres al famós reactor de Txernòbil i la seva rodalia, el grup de Zhdanova va identificar 37 espècies de fongs microscòpics, anomenats micromicets. Aquest descobriment va ser el tret de sortida d’una sèrie d’investigacions per intentar descriure i entendre el comportament dels fongs exposats a radiacions ionitzants.
No només resistint les condicions extremes
El 2007 ja s’havien descrit dues mil soques de fongs pertanyents a 180 espècies diferents, totes elles al voltant i a l’interior del reactor 4 de Txernòbil, en llocs com el sòl i les parets. Sorprenentment, aquests organismes no només eren capaços de resistir radiacions ionitzants com els rajos gamma, sinó que també podien viure-hi i proliferar-hi.
És cert que tots nosaltres som capaços de tolerar uns certs nivells de radioactivitat. Amb exposicions normals, som capaços de reparar la gran majoria de danys sobre el DNA i proteïnes. Però aquests organismes reben, constantment, radiacions 100.000 vegades superiors a la radioactivitat natural de la majoria de llocs de la Terra, que és d’1-3 mSv (mil·lisieverts).
Dit d’una altra manera, aquests fongs són com els protagonistes de les pel·lícules d’acció on el protagonista està sent tirotejat mentre condueix un cotxe a tota velocitat. Ningú sap ben bé com s’ho fa, però sempre acaba escapant i resisint tots els perills.
Bé, la realitat no és tan simple…
S’han identificat dos elements que semblen clau per entendre com s’ho fan aquests microorganismes per viure en aquests entorns. Per una banda, s’observa un augment en l’esforç de reparació. És a dir, es potencien totes aquelles estructures encarregades d’arreglar les mutacions i trencaments del DNA provocats per les radiacions ionitzants.
Per altra banda, s’ha trobat un element comú en els fongs descoberts, i és que fins a un 80% d’ells contenen melanina. Gràcies a la seva estructura, aquesta melanina converteix l’energia nociva dels rajos ultraviolats provinents del Sol i la dissipa en forma de calor. És, precisament, la molècula que dóna la coloració de la nostra pell i que ens protegeix del Sol —fins a un cert punt—. Mentre que nosaltres l’acumulem a unes cèl·lules especialitzades conegudes com a melanòcits, els fongs la mantenen a la seva paret cel·lular.
I sembla que no només protegeix enfront dels ultraviolats
La distribució i gran presència de fongs melaninitzats en els entorns amb alta radioactivitat indica que la melanina pot ser una possible adaptació de certes soques de fongs que confereix protecció davant dels rajos gamma. Amb altres paraules, la melanina pot suposar un avantatge evolutiu per als fongs en aquests ambients.
A més, diversos experiments amb els fongs obtinguts de Txernòbil tenen uns resultats encara més sorprenents: responen a la radiació! Existeix un cert radiotropisme. Això vol dir que un feix de radiació gamma fa que el creixement dels fongs es dirigeixi cap al focus de radiació. Per tant, aquests organismes no només suporten i viuen en entorns radioactius, sinó que, a més, tendeixen a acostar-s’hi. Aparentment, això és ficar-se a la gola del llop!
A aquesta dada hem d’afegir-hi que la radiació ionitzant també és capaç de promoure la germinació d’espores i la velocitat d’expansió de les hifes —filaments formats per cèl·lules de fong— de diverses espècies trobades en les zones més radioactives.
Algunes conclusions polèmiques: la radiotròfia
L’equip de Dadachova va observar que la radiació ionitzant de Txernòbil millora significativament el creixement d’aquests fongs amb melanina. Uns resultats que són contraintuïtius: com pot ser que la radioactivitat els sigui beneficiosa?
L’explicació que donen al seu article es basa en l’observació d’un altre fenomen relacionant amb la melanina. La radiació ionitzant li canvia les propietats electròniques i això incrementa la velocitat de certes reaccions d’oxidació-reducció molt importants en processos energètics. A partir d’aquí, els autors s’atreveixen a dir —prudentment— que potser ens trobem davant d’un nou tipus d’autotròfia, la radiotròfia. És a dir, una forma d’obtenció d’energia sense necessitar matèria orgànica —com fan les plantes amb la fotosíntesi—, però en aquest cas utilitzant l’energia de les radiacions ionitzants. Tanmateix, altres autors qüestionen aquestes conclusions.
Curiós i potencialment molt útil!
Les curiositats científiques com aquestes sovint van acompanyades de possibles aplicacions extraordinàries, precisament gràcies a les seves atípiques característiques. Una d’elles és la bioremediació: l’ús d’éssers vius per a eliminar metalls pesants i altres contaminants de sòls i aigües. La més estudiada és la fitoremediació,que implica l’ús de plantes. Ara, per diversos motius, la micoremediació —ús de fongs— esdevé una nova opció.
En primer lloc, els fongs pluricel·lulars tenen capacitats de fer hifes gegants que poden arribar a tenir una massa de dues tones/hectàrea. En segon lloc, són hiperacumuladors, és a dir, absorbeixen materials contaminants com els radionúclids. A més, es produeix un transport intern dins del fong que tendeix a acumular aquests elements radioactius al fruit (bolets), fet que permetria recollir-los fàcilment.
Tots aquests factors, sumats a l’existència de fongs que toleren altes dosis radioactives , fan de la micoremediació un nou possible mecanisme de descontaminació dels sòls i aigües.
Una altra possible funció dels fongs estudiats és la de ser bioindicadors del grau de contaminació d’entorns amb material radioactiu. Per exemple, a les investigacions de la zona d’exclusió de Txernòbil es va observar una relació entre aquelles espècies que poden viure exposades a certs nivells de radiació. D’aquesta manera, a partir d’una anàlisi de la composició fúngica d’una mostra de sòl, es pot obtenir informació sobre el grau de contaminació per elements radioactius.
Els fongs a l’exploració espacial
Una altra aplicació dels fongs melaninitzats podria ser la protecció dels astronautes enfront dels raigs còsmics que viatgen per l’espai. En un estudi fet a l’Estació Espacial Internacional, publicat el 2020, es va comprovar la capacitat d’aquests fongs per aturar la radiació de l’espai. Van determinar que amb una capa d’aquests fongs d’1,7 mm ja podien arribar a aturar fins a un 5% de la radiació.
Aquesta propietat, juntament amb la capacitat d’autoreplicació, fan de l’ús de la melanina i dels fongs melaninitzats un potencial element clau per avançar en l’exploració espacial i la colonització de Mart.
Ja per acabar…
Espores de fongs melaninitzats han estat trobades en capes de sediments datats del cretaci inferior, fa més de 100 milions d’anys. Aquell període, curiosament, va coincidir amb una inversió dels pols magnètics, però això ja és una altra història que justament ens explica la Dimoni de Maxwell en aquest vídeo en català!
Per saber-ne més
Estudi de Zhdanova a Mycological Research – Fungi from Chernobyl
Estudi de Dadachova a Plos One – Ionizing Radiation Enhances the Growth of Melanized Fungi
bioRxiv – A Self-Replicating Radiation-Shield for Human Deep-Space Exploration
Imatge de portada Llicència CC 4.0 obtinguda de WikimediaCommons
