Champignons de Tchernobyl : une vie anormale sous rayonnement

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-16 16:04

La vie est capable d'apprivoiser même les radiations mortelles et d'utiliser son énergie au profit de nouvelles créatures.

Contrairement à de nombreuses attentes, la catastrophe de Tchernobyl n'a pas transformé les forêts environnantes en un désert nucléaire mort. Chaque nuage a une lueur d'espoir, et après l'établissement de la zone d'exclusion, la pression anthropique sur la nature locale a fortement chuté. Même dans les zones les plus endommagées, la flore s'est rapidement rétablie, les sangliers, les ours et les loups sont revenus dans la vallée de Pripyat. La nature prend vie comme un fabuleux phénix, mais l'étouffement invisible des radiations se fait sentir partout.

« Nous marchions dans les bois, le ciel était peint d'un magnifique coucher de soleil », raconte le microbiologiste américain Christopher Robinson, qui a travaillé ici en 2018. - Dans une large clairière, nous avons rencontré des chevaux, une quarantaine. Et ils avaient tous des yeux jaunes qui distinguaient à peine nos passants. En effet, les animaux souffrent massivement de cataracte: la vision est particulièrement sensible aux radiations, et la cécité est le résultat courant d'une longue vie dans la zone d'exclusion. Les troubles du développement sont fréquents chez les animaux locaux et le cancer survient souvent. Et encore plus désastreux d'être près de l'ancien épicentre de l'accident.

Le quatrième bloc, qui a explosé en 1986, a été recouvert quelques mois plus tard d'un sarcophage de protection, où d'autres débris radioactifs du site ont été collectés. Mais déjà en 1991, lorsque la microbiologiste Nelly Zhdanova et ses collègues ont examiné ces restes à l'aide de manipulateurs télécommandés, la vie est également apparue ici. Les débris mortels se sont avérés être habités par des communautés florissantes de champignons noirs.

Au cours des années suivantes, des représentants d'une centaine de genres ont été identifiés parmi eux. Certains d'entre eux non seulement résistent au niveau mortel de rayonnement, mais même eux-mêmes y sont attirés, comme les plantes à la lumière.

Survie

Les radiations à haute énergie sont dangereuses pour tous les êtres vivants. Il endommage facilement l'ADN, provoquant des mutations et des erreurs dans le code. Les particules lourdes sont capables de briser des composés chimiques comme des boulets de canon, entraînant l'apparition de radicaux actifs, qui interagissent immédiatement avec le premier voisin qu'ils trouvent. Un bombardement suffisamment intense peut provoquer une radiolyse des molécules d'eau et toute une pluie de réactions aléatoires qui tuent la cellule. Malgré cela, certaines créatures montrent une résistance étonnante à de telles influences.

Les organismes unicellulaires ont une structure relativement simple, et il n'est pas si facile de perturber leur métabolisme par les radicaux libres, et de puissants outils de réparation des protéines réparent rapidement l'ADN endommagé. En conséquence, les champignons sont capables d'absorber jusqu'à 17 000 Gray d'énergie de rayonnement - plusieurs ordres de grandeur de plus que la quantité sans danger pour les humains. De plus, certains d'entre eux apprécient littéralement une telle "pluie" radioactive.

Le célèbre Canyon de l'Evolution près du Mont Carmel en Israël est orienté avec une pente vers l'Europe, l'autre vers l'Afrique. La différence entre leur éclairement atteint 800 %, et le versant « africain » irradié par le soleil est habité par des champignons qui poussent mieux en présence de rayonnement. Comme ceux trouvés à Tchernobyl, ils apparaissent noirs en raison des grandes quantités de mélanine. Ce pigment est capable d'intercepter les particules à haute énergie et de dissiper leur énergie, empêchant ainsi les cellules de s'endommager.

En dissolvant une telle cellule fongique, au microscope, on peut voir son "fantôme" - une silhouette noire de mélanine, qui s'accumule en couches concentriques dans la paroi cellulaire. Les champignons du versant "africain" du canyon en contiennent trois fois plus que les habitants du versant "européen". Ils sont également riches en de nombreux microbes vivant dans les hautes terres, qui, dans des conditions naturelles, reçoivent jusqu'à 500-1000 Gray par an. Mais même une quantité aussi décente de rayonnement absorbé pour les champignons n'est rien. Il est peu probable que toute cette mélanine soit produite uniquement à des fins de protection.

La prospérité

Même Nelly Zhdanova a démontré en 1991 que les champignons collectés près de la centrale nucléaire de Tchernobyl atteignent la source de rayonnement et poussent mieux en sa présence. En 2007, ces résultats ont été développés par les biologistes Arturo Casadevala et Ekaterina Dadachova travaillant aux États-Unis. Les scientifiques ont montré que sous l'influence d'un rayonnement des centaines de fois supérieur au bruit de fond naturel, les champignons noirs mélanisés (Cladosporium sphaerospermum, Wangiella dermatitidis et Cryptococcus neoformans) assimilent le carbone du milieu nutritif trois fois plus intensément. Dans le même temps, les champignons albinos mutants, incapables de produire de la mélanine, toléraient facilement les radiations, mais se développaient au rythme habituel.

Il vaut la peine de dire que la mélanine peut être présente dans les cellules dans des configurations chimiques légèrement différentes. Sa forme principale chez l'homme est l'eumélanine, elle protège la peau des rayons ultraviolets et lui donne une couleur brun-noir. La couleur rouge des lèvres et des mamelons est déterminée par la présence de phéomélanine. Et c'est la phéomélanine qui est produite par les cellules fongiques sous l'influence des radiations, bien qu'en de telles quantités elle ait déjà l'air complètement noire.

Le passage de l'eu- à la phéomélanine s'accompagne d'une augmentation du transfert d'électrons du NADP au ferricyanure - c'est l'une des premières étapes de la biosynthèse du glucose. Il n'est pas surprenant que, selon certaines hypothèses, ces champignons soient capables d'effectuer des réactions similaires à la photosynthèse, mais au lieu de la lumière, ils utilisent l'énergie du rayonnement radioactif. Cette capacité leur permet de survivre et de prospérer là où meurent des organismes plus complexes et capricieux.

Un grand nombre de spores fongiques hautement mélanisées se trouvent dans les dépôts du Crétacé inférieur. À cette époque, de nombreux animaux et plantes se sont éteints: « Cette période coïncide avec le passage par le « zéro magnétique » et la perte temporaire du « bouclier géomagnétique » qui protège la Terre des radiations », écrit Ekaterina Dadachova. Les champignons radiotrophes n'ont pu s'empêcher de profiter de cette situation. Tôt ou tard, nous l'utiliserons également.

appendice

L'utilisation de mélanine pour l'utilisation de l'énergie de rayonnement n'est encore qu'une hypothèse. Cependant, les recherches se poursuivent, car le radiotrophe n'est pas quelque chose d'exotique. Dans des conditions de manque de ressources et de radiations suffisantes, certains champignons courants peuvent améliorer la synthèse de mélanine et présenter la capacité de « se nourrir de radiations ». Par exemple, les C. sphaerospermum et W. dermatitidis susmentionnés sont des organismes du sol répandus, et C. neoformans infecte parfois les humains, provoquant une cryptococcose infectieuse.

De tels champignons poussent assez facilement dans des conditions de laboratoire, ils sont faciles à manipuler. Et en raison de leur capacité à peupler des zones à forte contamination, ils peuvent devenir un outil pratique pour l'élimination des déchets radioactifs. Aujourd'hui, ces déchets - par exemple, les vieilles combinaisons - sont généralement pressés et enroulés pour être stockés jusqu'à ce que les nucléides instables soient naturellement épuisés. Il est possible que des champignons qui peuvent survivre grâce à un rayonnement à haute énergie accélèrent parfois ce processus.

En 2016, des champignons mélanisés collectés près de la centrale nucléaire de Tchernobyl ont été envoyés dans l'espace. Même avec tous les blindages pris en compte, les niveaux de rayonnement habituels sur l'ISS sont 50 à 80 fois plus élevés que le rayonnement de fond près de la surface de la Terre, fournissant des conditions pour la croissance de telles cellules. Les échantillons ont passé environ deux semaines en orbite avant d'être renvoyés pour permettre aux scientifiques d'étudier comment la microgravité les a affectés. Peut-être qu'un jour les champignons devront vivre ainsi de génération en génération.

L'énergie de rayonnement d'une étoile s'affaiblit rapidement lorsqu'elle se déplace vers la périphérie du système solaire, mais le rayonnement cosmique est présent dans les périphéries les plus éloignées. En théorie, la mélanine des cellules fongiques pourrait être utilisée pour produire de la biomasse ou synthétiser des molécules complexes qui seraient nécessaires lors de missions habitées à longue distance. Il est probable qu'en plus des serres vertes et luxuriantes sur le vaisseau spatial du futur, il faudra en aménager une autre - la plus éloignée, qui sera envahie par la moisissure noire utile capable d'absorber l'énergie des rayonnements.