Fungi ya Chernobyl kama Ngao Dhidi ya Miale ya Cosmic kwa Misheni za Nafasi ya kina 

Mnamo 1986, kitengo cha 4 cha Kiwanda cha Nguvu za Nyuklia cha Chernobyl huko Ukraine (zamani Umoja wa Kisovyeti) kilipata moto mkubwa na mlipuko wa mvuke. Ajali hiyo ambayo haijawahi kushuhudiwa ilitoa zaidi ya 5% ya kiini cha kinu cha mionzi inayojumuisha zaidi ya elementi 100 za mionzi (hasa iodini-131, caesium-137, na strontium-90) katika mazingira. Kiwango cha mionzi kilikuwa cha juu sana kwa viumbe vya jirani kuishi. Misonobari katika eneo la kilomita za mraba 10 zinazozunguka eneo la ajali iliuawa ndani ya wiki chache kutokana na kuathiriwa na viwango vya hatari vya mionzi. Hata hivyo, ukungu fulani na kuvu weusi sio tu kwamba walinusurika kiwango cha hatari cha mionzi bali walionekana kustawi kwenye eneo la ajali. Tafiti zilizofuata zilitenga takriban aina 2000 za spishi 200 za kuvu kutoka kwa tovuti. Ilibainika kuwa hyphae ya kuvu ilikua kuelekea chanzo cha mionzi ya ionizing beta na gamma jinsi mimea ya kijani inavyokua kuelekea mwanga wa jua. La kufurahisha zaidi, kukabiliwa na mionzi ya ioni ilionekana kuwa kuwezesha seli za ukungu zilizokuwa na unyevunyevu ukuaji ulioimarishwa unaoonyesha kunasa nishati na rangi ya melanini kukiwa na mionzi ya juu ya nishati (sawa na kukamata nishati kwa klorofili kwenye mwanga wa jua kwenye usanisinuru). Mnamo 2022, jaribio kwenye Kituo cha Kimataifa cha Anga za Juu (ISS) lilionyesha kuwa fangasi hawa walionyesha uwezo wa kustahimili redio na usanisi wa redio angani pia. Hii inapendekeza kwamba fangasi walio na melani ambao huishi na kustawi katika hali mbaya ya mionzi kama vile tovuti ya ajali ya Chernobyl inaweza kutumika kukinga makazi ya mwanadamu katika anga za juu kutokana na miale ya ulimwengu na kuchukua nishati (kutoka kwa miale ya ulimwengu) ili kuongeza uhuru wa nishati wa misheni ya anga ya kina kama Artemis kuelekea makazi ya wanadamu ya baadaye kwenye Mwezi na Mirihi.  

Vinu vya nyuklia duniani kote hutumia zaidi uranium iliyorutubishwa iliyo na takriban 3-5% ya Uranium-235 kama nyenzo yenye fissile (baadhi ya vinu vya kisasa vya ufugaji vinaweza pia kutumia Plutonium-239 au Thorium-233). Bidhaa za msingi za mgawanyiko unaodhibitiwa wa Uranium-235 kwenye vinu ni nuclei nyepesi za Krypton na Barium, neutroni za bure na kiasi kikubwa cha nishati. Uozo zaidi wa mionzi wa vipande vyepesi visivyo imara (Krypton na Barium nuclei) hutoa chembe za beta, miale ya gamma na bidhaa nyingine dhabiti.  

Ajali ya Chernobyl (1986) 

Mnamo 1986, mlipuko wa moto na mvuke katika kitengo cha 4 cha Kiwanda cha Nguvu za Nyuklia cha Chernobyl huko Ukraini (wakati huo Umoja wa Kisovieti) ulisababisha kutolewa kwa zaidi ya 5% ya msingi wa kinu cha mionzi kwenye mazingira. Ajali isiyokuwa ya kawaida ilitoa zaidi ya vitu 100 vya mionzi katika mazingira, kuu ni iodini-131, caesium-137, na strontium-90. Mbili za mwisho (yaani. caesium-137 na strontium-90) bado zipo kwa kiasi kikubwa katika mazingira ya ndani kwa vile wana maisha marefu ya nusu ya karibu miaka 30. Isotopu hizi mbili kimsingi ndizo zinazohusika na Ukanda wa Kutengwa kuwa eneo lenye uchafu zaidi wa mionzi Duniani.  

Baadhi ya maeneo katika Eneo la Kutengwa karibu na tovuti yana viwango vya juu sana vya mionzi. Jengo la kinu kilichoharibiwa lina kiwango cha mionzi cha zaidi ya roentgens 20,000 kwa saa (kwa kulinganisha, karibu roentgens 500 kwa muda wa saa tano ni kipimo hatari cha mionzi, ambayo ni chini ya 1% ya mionzi karibu na tovuti iliyoharibiwa ya reactor).   

Kiwango cha mionzi katika eneo la kilomita za mraba 10 linalozunguka Kiwanda cha Chernobyl ndani ya Eneo la Kutengwa (linaloitwa Msitu Mwekundu) kilikuwa cha juu sana hivi kwamba maelfu ya miti ya misonobari ilikufa ndani ya wiki chache baada ya kuathiriwa na takriban. 60-100 Grays (Gy) ya mionzi. Kipimo hiki cha mionzi kilikuwa hatari kwa miti ya misonobari katika eneo hilo ambalo liligeuka kuwa na kutu-nyekundu na kufa. Hata leo, miale ya gamma hufikia kilele kwa takriban milirem 17/saa (takriban 170 µSv/h) katika baadhi ya maeneo katika Msitu Mwekundu. Mionzi ya Gamma ni mionzi ya juu sana ya nishati. Hupenya kwa kina na kugonga elektroni kutoka kwa atomi na molekuli na kuunda ioni na itikadi kali za bure ambazo husababisha uharibifu usioweza kurekebishwa kwa seli na tishu pamoja na biomolecules muhimu kama DNA na vimeng'enya. Mfiduo wa viwango vya juu sana vya miale ya gamma husababisha kifo cha viumbe hai kama kile kilichotokea kwa miti ya misonobari karibu na eneo la ajali la Chernobyl. Lakini si mara zote!  

Baadhi ya fangasi hawakunusurika tu bali walistawi katika tovuti ya ajali ya Chernobyl yenye miale ya juu  

Wakati miti ya misonobari katika eneo la kilomita za mraba 10 inayozunguka eneo la ajali iliuawa ndani ya wiki chache kutokana na kuathiriwa na kiwango cha juu cha mionzi, fangasi fulani weusi, haswa. Cladosporium sphaerospermum na Alternaria mbadala ilionekana kuwa inakua katika eneo la kitengo cha 4 kilichoharibika miaka michache baada ya ajali ingawa kiwango cha mionzi kilikuwa / bado ni hatari. Hii ilikuwa ni mshangao. Kufikia 2004, tafiti mbalimbali zilitenga takriban aina 2000 za aina 200 za fangasi kutoka eneo la ajali.  

Inashangaza, iligunduliwa kuwa hyphae ya kuvu ilikua kuelekea chanzo cha mionzi ya ionizing (njia tu mimea inakua kuelekea mwanga wa jua inayoonyesha phototropism). Baada ya kupima majibu ya kuvu kwa mionzi ya ionizing, watafiti walionyesha kuwa mionzi ya beta na gamma inakuza ukuaji wa mwelekeo wa hyphae kuelekea chanzo.  

Kwa sababu spishi za vijiumbe walio na unyevunyevu ni wa kawaida zaidi kimaumbile, ilifikiriwa kuwa rangi ya melanini ina jukumu katika uwezo huu wa ajabu wa baadhi ya kuvu kuishi na kustawi katika udongo uliochafuliwa na vipande vya nyufa (radionuclides). Jaribio lililochapishwa mnamo 2007 liligundua kuwa ndivyo ilivyokuwa. Mfiduo wa melanini kwa mionzi ya ionizing ni muhimu. Mionzi ya ionizing ilibadilisha sifa za kielektroniki za rangi ya melanini na kuwezesha seli za ukungu zilizoimarishwa na ukuaji ulioimarishwa baada ya kuathiriwa na mionzi ya ioni. Hii ilionyesha melanini ina jukumu katika kunasa nishati (radiosynthesis), sawa na kile klorofili inayo katika usanisinuru. Hii pia ilimaanisha uwezekano wa kutumia fangasi hawa katika kusafisha uchafuzi wa radionuclides.   

Nafasi za kina Misheni na makazi ya binadamu  

Baadaye, ustaarabu wote wa sayari huendesha vitisho kutoka kwa athari kutoka angani kwa hivyo ni muhimu kwa wanadamu kuwa spishi nyingi za sayari. Misheni za kibinadamu za anga za kina zinatazamiwa kuanzisha makao ya watu zaidi ya dunia. Artemis Moon Mission ni mwanzo katika mwelekeo huu ambao unalenga kuunda uwepo wa muda mrefu wa mwanadamu ndani na karibu na Mwezi ili kujiandaa kwa misheni na makazi ya wanadamu kwenye Mihiri.   

Mojawapo ya changamoto kubwa kabla ya misheni ya mwanadamu ya anga za juu inasababishwa na mtiririko wa mara kwa mara wa miale yenye nguvu ya ulimwengu ambayo huenea kila mahali angani. Uga wa sumaku wa dunia hutulinda dhidi ya miale ya anga duniani, lakini ni hatari kubwa zaidi kwa afya ya misheni ya binadamu angani. Kwa hiyo, misheni ya kina kirefu inahitaji ngao za ulinzi kutoka kwa miale ya cosmic. Kwa upande mwingine, mionzi ya ulimwengu inaweza pia kuwa chanzo kisicho na kikomo cha nishati na kuongeza uhuru wa nishati wa misheni ndefu za anga ya juu ikiwa kungekuwa na teknolojia inayofaa kuzitumia. 

Kuvu wanaostawi katika tovuti ya Chernobyl yenye mionzi ya juu inaweza kutoa suluhu kwa changamoto zinazoletwa na mionzi ya anga kwa misheni na makao ya binadamu ya anga za juu.  

Kama ilivyojadiliwa hapo juu, fangasi fulani wenye melanis hupatikana katika tovuti ya uchafuzi wa mionzi ya juu ya Kiwanda cha Nyuklia cha Chernobyl kilichoharibika na mazingira mengine ya mionzi ya juu duniani. Inavyoonekana, rangi za melanini katika fangasi hizi hutumia mionzi yenye nishati nyingi kutoa nishati ya kemikali (jinsi tu klorofili katika mimea ya kijani kibichi hutumia miale ya jua katika usanisinuru). Kwa hivyo, kuvu wa Chernobyl wanaweza kuwa na uwezo wa kufanya kazi kama ngao ya kinga dhidi ya miale ya anga ya juu ya ulimwengu (upinzani wa redio) na vile vile mzalishaji wa nishati (radiosynthesis) katika misheni ya anga ya kina ikiwa uwezo wao utaenea hadi miale ya anga katika anga. Watafiti walijaribu hii katika nafasi.  

Kuvu Cladosporium sphaerospermum ilikuzwa ndani ya Kituo cha Kimataifa cha Anga za Juu (ISS) ili kuchunguza ukuaji na uwezo wake wa kunyonya na kunyonya miale ya ionizing ya ulimwengu kwa siku 26 katika hali ya kuiga makao kwenye uso wa Mirihi. Matokeo yalionyesha kupungua kwa mionzi ya ulimwengu kwa sababu ya majani ya ukungu na faida ya ukuaji katika nafasi ikipendekeza kwamba uwezo unaoonyeshwa na kuvu fulani kwenye tovuti ya ajali ya Chernobyl unaweza kupanuliwa hadi miale ya anga katika nafasi.  

Hili ni mapema mno kusema lakini huenda ikawezekana katika siku zijazo kusafirisha fangasi hawa hadi Monn na Mirihi ambapo kwa usaidizi wa miundombinu inayofaa kuvu hawa wangefanya kazi kama mzalishaji wa nishati ya kemikali.  

*** 

Marejeo:  

1. Zhdanova NN, et al 2004. Mionzi ya ionizing huvutia fungi ya udongo. Mycol Res. 108: 1089–1096. DOI: https://doi.org/10.1017/S0953756204000966 

2. Dadachova E., et al 2007. Mionzi ya Ioni Inabadilisha Sifa za Kielektroniki za Melanini na Kuongeza Ukuaji wa Kuvu wa Melanini. PLOS Moja. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0000457 

3. Dighton J., Tugay T., na Zhdanova N., 2008. Fungi na mionzi ya ionizing kutoka kwa radionuclides. Barua za FEMS Microbiology, Juzuu 281, Toleo la 2, Aprili 2008, Kurasa 109–120. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2008.01076.x 

4. Ekaterina D. & Casadevall A., 2008. Mionzi ya ionizing: jinsi uyoga wanavyokabiliana, kukabiliana, na kutumia kwa msaada wa melanini. Maoni ya Sasa katika Biolojia. Juzuu 11, Toleo la 6, Desemba 2008, Kurasa 525-531. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mib.2008.09.013 

5. Averesch NJH et al 2022. Kilimo cha Kuvu ya Dematiaceous Cladosporium sphaerospermum Ndani ya Kituo cha Kimataifa cha Anga cha Juu na Madhara ya Mionzi ya Ionizing. Mbele. Microbiol., 05 Julai 2022. Sec. Iliyokithiri Microbiology Volume 13 2022. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.877625 

6. Sihver L., 2022. Chernobyl Fungi kama Mtayarishaji wa Nishati. Inapatikana kwa https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2022cosp…44.2639S/abstract 

7. Tibolla MH, na Fischer J., 2025. Kuvu wa radiotrophic na matumizi yao kama mawakala wa urekebishaji wa maeneo yaliyoathiriwa na mionzi na kama mawakala wa kinga. Utafiti, Jamii na Maendeleo. DOI: https://doi.org/10.33448/rsd-v14i1.47965 

*** 

Related makala 

• Kutoweka kwa Misa katika historia ya Maisha: Umuhimu wa Mwezi wa Artemis wa NASA na Misheni za DART za Ulinzi wa Sayari. (23 Agosti 2022)  

• Artemis Moon Mission: Kuelekea Deep Space Makazi ya Binadamu (11 Agosti 2022) 

• ….Pale Blue Dot, Nyumba pekee ambayo Tumewahi Kujulikana (13 Januari 2022) 

***