Истинное лицо покорителя космоса

В начале 2000-х годов, во время одного из рутинных мониторингов 4-го энергоблока Чернобыльской АЭС с помощью робота, инспекторы обнаружили на внутренних стенках саркофага странный черный налет, которого раньше не было. Пробы черного налета, взятого роботом, были отправлены в лабораторию, откуда пришли удивительные результаты: при ближайшем рассмотрении этот налет оказался живым существом, а именно плесеньюCladosporium sphaerospermum.

Радикальный черный цвет ей придавал пигмент меланин, тот самый, который делает белокожих людей загорелыми (а негров — черными). У ученых возникла гипотеза, что грибок «загорел» с теми же самыми целями, что и люди, — для защиты от излучения, тем более что на протяжении предыдущих пятнадцати лет ученые киевского Института микробиологии и вирусологии им. Д. К. Заболотного НАН Украины изучали колонии грибков с повышенным количеством меланина, обитающих в почвах вокруг саркофага. Однако на самом деле все оказалось куда удивительнее.

Чернобыльские грибочки

В 2007 году группа исследователей из Нью-Йоркского медицинского колледжа им. Альберта Эйнштейна под руководством профессора ядерной медицины и радиохимии Екатерины Дадачевой опубликовала в научном журнале PLOS One статью «Ионизирующее излучение меняет электронные характеристики меланина и ускоряет рост меланизированных грибков» с поистине сенсационными выводами. Ученые экспериментировали с содержащими меланин грибками Wangiella dermatitidis, Cryptococcus neoformans и теми самыми «чернобыльскими» Cladosporium sphaerospermum — и обнаружили, что они не просто сопротивляются вредному влиянию ионизирующих излучений, но и растут под воздействием радиации намного лучше, чем без нее!

Повышение уровня радиации в 500 раз вызывало трехкратное ускорение прироста биомассы (по сравнению с необлучаемыми или немеланизированными грибками этих же видов). А «чернобыльские» Cladosporium sphaerospermum показали еще более интересный эффект: радиация ускоряла их рост даже в условиях, когда было ограничено количество питательных веществ. Однако поначалу было не ясно, научилась ли плесень использовать гамма-излучение, как растения свет — для фотосинтеза (точнее, радиосинтеза), или просто использует энергию ионизации для ускорения обычного гетеротрофного питания.

Чарльз Турик,
научный сотрудник Национальной лаборатории Саванна-Ривер и адъюнкт-профессор биологического факультета Университета Клемсона в Южной Каролине:

«Работа по изучению взаимодействия меланина с гамма-излучением, в процессе которого пигмент умудряется самовосстанавливаться, дает надежды на разработку в будущем материалов, способных защищать от радиации на основе совершенно новых принципов. А в перспективе — почти вечных источников питания для преобразования ионизирующей радиации в электрическую энергию».

Плесень немедленно начали нещадно мучить во многих научных лабораториях, и похоже, что ученым все-таки удалось выбить из нее чистосердечное признание. Как показывает опубликованное в 2011 году в журнале Bioelectrochemistry исследование американской Национальной лаборатории Саванна-Ривер «Гамма-излучение взаимодействует с меланином, изменяя его окислительно-восстановительный потенциал, и производит электрический ток», хитрый грибок, по-видимому, все-таки умудряется использовать энергию радиации, хотя подробности происходящих при этом молекулярных процессов все еще остаются неизвестными.

К звездам

Если эти выводы подтвердятся, то кроме далеко идущих последствий (и фундаментальных — в области биологии и радиохимии, и вполне прикладных — в области материаловедения) это может перевернуть наше понимание такой области, как дальние космические путешествия.

Ведь это открытие фактически вычеркивает из списка необходимых предпосылок для высокоразвитой жизни такое требование, как нахождение в зоне обитаемости.

Серьезные сомнения относительно этих аспектов начали появляться уже давно, особенно после открытия экосистем вокруг «черных курильщиков» — гидротермальных источников на дне океана. Там, в вечной тьме, невозможен фотосинтез, поэтому основу пищевой цепочки составляют бактерии, осуществляющие хемосинтез. Энергию бактерии получают, окисляя выбрасываемые из источника химикаты, например сероводород. Именно такие экосистемы имеет смысл искать в подледных океанах Европы (спутника Юпитера).

Однако ограничение хемосинтеза очевидно: химическое топливо (даже такое невкусное, как сероводород) имеет неприятную особенность быстро заканчиваться — иногда куда быстрее, чем несчастные жители успеют эволюционировать и изобрести коммунизм, электрификацию или хотя бы ракеты, дабы сбежать, пока не поздно. Не говоря уже о том, что для гидротермальных источников необходима вулканическая активность, которая не всегда наличествует: на Европе, скорее всего, она есть, а вот на Марсе — нет. Радиация же вообще не требует наличия планеты!

Живые корабли

Такие рассуждения приводят нас к концепции «живого корабля». Одна из наиболее известных ее иллюстраций — Lеxx из одноименного фантастического сериала, где показаны преимущества данного подхода, в частности — способность к самовосстановлению и размножению. Как видим, природа уже предприняла шаги в правильном направлении. Клетки грибов оснащены хитиновой оболочкой, а это в умелых руках отличный структурный материал (ракообразные, насекомые и арахниды не дадут соврать).

Космонавтам будущего может весьма пригодиться стройматериал, способный самостоятельно чинить себя при повреждениях, размножаться спорами, достраивать новые секции из космического мусора и отходов прямо на лету и еще ко всему прочему кормить экипаж (если часть производимой биомассы будет съедобна). И даже брать на себя медицинские функции за счет естественной антибиотической активности — а это совсем нелишне, если ближайшая аптека с пенициллином осталась в световых годах за кормой! Вот только будут ли командовать таким кораблем люди... или эволюционировавшая плесень, в мицелии которой пока дремлют задатки покорителя космоса?