2022年2月24日,星期四,俄罗斯军队的后代乌克兰北部的切尔诺贝利禁区。废弃的发电厂——仍在进行清理和退役——被入侵者占领员工被扣为人质.到3月底,国际原子能机构(IAEA)已经证实俄罗斯军队已经撤出该地区,并派遣专家对那里的安全状况进行评估。

对于熟悉该遗址的人来说,这是一段痛苦的时光。在工厂被占领的当天,炮弹落在塔蒂亚娜·图盖的家乡基辅。“爆炸声不绝于耳,”她在当天的一封电子邮件中写道。即使在那时,她的想法也转向了切尔诺贝利——乌克兰人称之为切尔诺贝利——几十年前,她和一组科学家在1986年灾难之后进行了开创性的研究——这些研究在今天仍然以令人惊讶的新方式与我们息息相关。

在大多数科学家所说的史上最严重的核泄漏俄罗斯入侵、切尔诺贝利的废墟和周围被污染的土地都得到了管理和研究。放射性最强的区域位于一个体育场大小的钢制石棺内。然而,这场战争仍然可能导致泄密,新的放射性尘埃,或者更糟。事实上,乌克兰官员报告说,辐射水平有所上升而国际原子能机构正在调查是否俄罗斯士兵经历了辐射中毒在他们占领期间。

2018年,切尔诺贝利核电站第四个街区的“石棺”。
2018年,切尔诺贝利核电站第四个街区的“石棺”。谢尔盖·苏平斯基/法新社,盖蒂图片社

多年来,野生动物已经适应了禁区的生活,在工厂周围的区域,游客进入受到严格限制。这是地球上为数不多的几个研究人员可以研究辐Beplay客户端安卓版射对自然影响的地方之一,而且已经有了许多发现——包括在土盖的案例中,发现了一种特别特别的真菌。

灾难发生五年后的1991年,遥控机器人在反应堆内部发现了一种喷黑色的真菌。出于好奇,基辅微生物和病毒学研究所的一组微生物学家开始定期访问该地区。

“我个人前往切尔诺贝利地区的第一印象非常悲伤,”图盖写道。“(这个区域)就像一部关于一座死亡城市的科幻电影中的画面。没有窗户的空房子。”随着时间的流逝,生命开始恢复,“封闭的禁区逐渐开始看起来像一个自然保护区,”她补充说。但科学家们“经常带着剂量计走路,它提醒我们辐射就在附近。”

Zalisya,切尔诺贝利禁区的一个废弃村庄,2015年。
Zalisya,切尔诺贝利禁区的一个废弃村庄,2015年。肖恩·盖洛普/盖蒂图片社

在受损反应堆残骸附近,情况尤其危险。“只能直接在那里呆很短一段时间,”图盖写道。“因此,从被摧毁的第四个街区内部的墙壁和水中提取的第一批样本……被选作进一步研究。”

在20世纪90年代的数十次访问中,Tugai和Nelli Zhdanova领导的团队在该遗址发现了200多种真菌,包括带有黑色素的黑色真菌,黑色素是一种色素,除其他外,影响人类和动物毛发、皮肤和眼睛的颜色,并可以抵御紫外线。在乌克兰国家科学院核研究所,科学家们开始研究这种真菌在极端辐射环境下茁壮成长的能力。

Tugai的团队假设,他们发现的“黑化真菌”可能是因为黑色素与辐射相互作用的方式而成功生长。他们的研究证实了这一理论,并发现电离辐射改变了黑色素分子的结构,从而促使这些真菌比没有暴露在辐射下的相同样本生长得更快。真菌离辐射源越近,它们表达的黑色素越多。简而言之,黑真菌不仅在辐射下生长;他们因此而改变和成长。

进一步的研究Rutgers大学的Tugai, Zhdanova和John Dighton发现,含有黑色素的真菌体实际上是被辐射吸引的。伯克利国家实验室微生物学家Tamas Torok将这种被称为正向向放射性的现象描述为“真菌生物感知放射性并朝着辐射源方向生长的能力”。Torok多年来一直在他的实验室里保存这些抗辐射真菌的样本,他指出,这个过程并不真正类似于新陈代谢或光合作用,而是另一种形式的能量转换。

叶史瓦大学爱因斯坦医学院的Ekaterina Dadachova和Arturo Casadevall领导的一个美国研究小组获得了他们自己的一些样本。他们的发现证实了乌克兰团队的结论是,黑色素是真菌在辐射下茁壮成长的独特能力的背后。“我们开始将真菌暴露在辐射中。我们注意到,它们生长得更快,这与黑色素有关,”Casadevall说。“如果他们没有黑色素,你就看不到效果。”

这项研究的潜在意义是深远的。2016年,SpaceX和NASA将黑化真菌送入太空,看看它是否能减轻那里的辐射。每一个这项研究发表在bioRxiv上目前正在接受同行评审的一项研究表明,在2020年,真菌可以将太空中的辐射水平降低约2%,这可能会“抵消火星表面辐射环境的年剂量当量”,使宇航员更容易在太空生活。

黑化真菌也可能在我们的星球上发挥重要作用。进一步的研究达乔瓦领导的这项研究提出了真菌、黑色素和辐射之间的独特关系,可以为在气候变暖的情况下减少辐射和产生能量提供新的思路。当然,在另一场核灾难的情况下,它也会有所帮助。“到目前为止,大量的[放射性]热粒子已经在土壤真菌的作用下分解了,”图盖写道。“这表明微生物过程可以在环境中放射性核素的破坏和迁移过程中发挥决定性作用。”虽然托罗克指出,辐射不能完全被生物修复,也不能通过生物作用从环境中去除,但真菌确实可以帮助固定一些辐射。由于对切尔诺贝利命运的担忧仍然存在,可能仍然需要独特的解决方案。

切尔诺贝利禁区的红色森林,2017年。
切尔诺贝利禁区的红色森林,2017年。Vitaliy Holovin/Corbis via Getty images

与此同时,真菌继续在反应堆内部和反应堆周围的放射性土壤中生长。当她第一次访问隔离区时,图盖注意到,虽然通过残酷的、劳动密集型的清理,大部分土壤已经被清除了大部分辐射,但“没有人碰过墓地领土上的土壤”,那里“本底辐射水平仍然比正常水平高出数十倍”。当辐射第一次袭击切尔诺贝利周围地区时,它导致墓地内和附近的一些松树变红,形成了臭名昭著的红色森林,后来成为了放射性特别强的树干的墓地。多年来,新的树木在坟墓中生长,鸟儿在树枝上飞翔和歌唱。在土壤深处,真菌网通过根系传递信号,将辐射“炼金术”,将其转化为新的东西。