El moho negro de Chernobyl que parece «alimentarse de radiación»
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- Autor, Alex Riley
- Título del autor, BBC Future*
El moho hallado en el lugar del desastre nuclear de Chernóbil parece alimentarse de la radiación. ¿Podríamos usarlo para proteger a los viajeros espaciales de los rayos cósmicos?
En mayo de 1997, Nelli Zhdanova entró en uno de los lugares más radiactivos de la Tierra -las ruinas abandonadas de la central nuclear de Chernóbil- y descubrió que no estaba sola.
En el techo, las paredes y el interior de los conductos metálicos que protegen los cables eléctricos, el moho negro se había instalado en un lugar que antes se consideraba perjudicial para la vida.
En los campos y el bosque que rodea la central nuclear, los lobos y los jabalíes habían resurgido ante la ausencia de humanos.
Pero incluso hoy en día existen zonas específicas donde se pueden encontrar niveles alarmantes de radiación debido al material expulsado del reactor al explotar.
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El moho, formado por diversos hongos, parecía estar haciendo algo extraordinario. No se había instalado simplemente porque los trabajadores de la planta se hubieran marchado.
En realidad, Zhdanova había descubierto en estudios previos del suelo alrededor de Chernóbil que los hongos estaban creciendo hacia las partículas radiactivas que cubrían la zona.
Ahora, descubrió que habían llegado a la fuente original de radiación: las habitaciones dentro del edificio del reactor que explotó.
Con cada estudio que la acercaba a la radiación dañina, el trabajo de Zhdanova también ha revolucionado nuestras ideas sobre cómo la radiación impacta la vida en la Tierra.
Ahora, su descubrimiento ofrece la esperanza de limpiar sitios radiactivos e incluso proporciona maneras de proteger a los astronautas de la radiación dañina durante sus viajes espaciales.
El accidente que marcó una época
Once años antes de la visita de Zhdanova, una prueba de seguridad rutinaria del reactor cuatro de la central nuclear de Chernóbil se había convertido rápidamente en el peor accidente nuclear del mundo.
Una serie de errores, tanto en el diseño del reactor como en su funcionamiento, provocaron una enorme explosión en la madrugada del 26 de abril de 1986. El resultado fue una única y masiva liberación de radionucleidos.
El yodo radiactivo fue una de las principales causas de muerte en los primeros días y semanas, y, posteriormente, del aumento de casos de cáncer.
En un intento por reducir el riesgo de intoxicación por radiación y las complicaciones de salud a largo plazo, se estableció una zona de exclusión de 30 km, también conocida como la «zona de aislamiento», para mantener a las personas alejadas de los restos radiactivos más peligrosos del reactor cuatro.
Pero mientras se mantenía a los humanos alejados, el moho negro de Zhdanova había colonizado lentamente la zona.
Fuente de la imagen, Germán Orizaola/Pablo Burraco
Como plantas que buscan la luz solar, la investigación de Zhdanova indicó que las hifas fúngicas del moho negro parecían atraídas por la radiación ionizante.
Pero el «radiotropismo», como lo denominó Zhdanova, era una paradoja: la radiación ionizante suele ser mucho más potente que la luz solar, una descarga de partículas radiactivas que destroza el ADN y las proteínas como las balas perforan la carne.
El daño que causa puede desencadenar mutaciones dañinas, destruir células y matar organismos.
Además de los hongos aparentemente radiotrópicos, los estudios de Zhdanova encontraron otras 36 especies de hongos comunes, pero lejanamente relacionados, que crecían alrededor de Chernóbil.
Durante las dos décadas siguientes, el trabajo pionero sobre los hongos radiotrópicos que identificó llegaría mucho más allá de Ucrania. Contribuiría al conocimiento de una posible nueva base para la vida en la Tierra, una que prospera gracias a la radiación en lugar de la luz solar.
Y llevaría a los científicos de la NASA a considerar rodear a sus astronautas con paredes de hongos como una forma duradera de soporte vital.
Melanina
En el centro de esta historia se encuentra un pigmento ampliamente presente en la vida terrestre: la melanina. Esta molécula, que puede variar del negro al marrón rojizo, es la que determina los diferentes colores de piel y cabello en las personas.
Pero también es la razón por la que las diversas especies de moho que crecían en Chernóbil eran negras. Sus paredes celulares estaban repletas de melanina.
Así como la piel más oscura protege nuestras células de la radiación ultravioleta (UV), Zhdanova sospechaba que la melanina de estos hongos actuaba como escudo contra la radiación ionizante.
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No solo estaban los hongos aprovechando las propiedades protectoras de la melanina.
En los estanques alrededor de Chernóbil, las ranas con mayores concentraciones de melanina en sus células y, por lo tanto, de color más oscuro, lograron sobrevivir y reproducirse mejor, ennegreciendo paulatinamente a la población local que vivía allí.
En la guerra, un escudo podría proteger a un soldado de una flecha al desviarla de su cuerpo. Pero la melanina no funciona así. No es una superficie dura ni lisa. La radiación, ya sea UV o partículas radiactivas, es absorbida por su estructura desordenada, y su energía se disipa en lugar de ser desviada.
La melanina también es un antioxidante, una molécula que puede transformar los iones reactivos que la radiación produce en la materia biológica y devolverlos a un estado estable.
La radiación como alimento
En 2007, Ekaterina Dadachova, científica nuclear del Colegio de Medicina Albert Einstein de Nueva York, contribuyó al trabajo de Zhdanova sobre los hongos de Chernóbil, revelando que su crecimiento no era solo direccional (radiotrópico), sino que, de hecho, aumentaba en presencia de radiación.
Descubrió que los hongos melanizados, al igual que los del reactor de Chernóbil, crecían un 10% más rápido en presencia de cesio radiactivo en comparación con los mismos hongos cultivados sin radiación.
Dadachova y su equipo también descubrieron que los hongos melanizados irradiados parecían utilizar la energía para impulsar su metabolismo. En otras palabras, la utilizaban para crecer.
Fuente de la imagen, Elsevier/ Zhdanova et al. 2000
Zhdanova había sugerido que estos hongos podrían aprovechar la energía de la radiación, y ahora la investigación de Dadachova parecía basarse en esta idea.
Estos hongos no solo crecían hacia la radiación para obtener calor o alguna reacción desconocida entre la radiación y su entorno, como había sugerido Zhdanova.
Dadachova creía que los hongos se alimentaban activamente de la energía de la radiación. Llamó a este proceso «radiosíntesis». Y la melanina era fundamental en la teoría.
«La energía de la radiación ionizante es aproximadamente un millón de veces mayor que la energía de la luz blanca, que se utiliza en la fotosíntesis», afirma Dadachova. «Por lo tanto, se necesita un transductor de energía bastante potente, y esto es lo que creemos que la melanina es capaz de hacer: transducir [la radiación ionizante] a niveles utilizables de energía».
La radiosíntesis sigue siendo solo una teoría, ya que solo se puede demostrar si se descubre el mecanismo preciso entre la melanina y el metabolismo.
Los científicos necesitarían encontrar el receptor exacto -o un rincón específico en la intrincada estructura de la melanina- que participa en la conversión de la radiación en energía para el crecimiento.
Radiación cósmica
En años más recientes, Dadachova y sus colegas han comenzado a identificar algunas de las vías y proteínas que podrían explicar el aumento del crecimiento de los hongos con la radiación ionizante.
No todos los hongos melanizados muestran una tendencia al radiotropismo y al crecimiento positivo en presencia de radiación. Un estudio de 2006 realizado por Zhdanova y sus colegas, por ejemplo, descubrió que solo nueve de las 47 especies de hongos melanizados que recolectaron en Chernóbil crecieron hacia una fuente de cesio radiactivo (cesio-137).
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De manera parecida, en 2022, científicos de los Laboratorios Nacionales Sandia en Nuevo México no encontraron diferencias en el crecimiento cuando dos especies de hongos (una melanizada y otra no) fueron expuestas a radiación UV y cesio-137.
Pero ese mismo año, se volvió a detectar la misma tendencia de crecimiento fúngico al ser expuestos a la radiación en el espacio.
A diferencia de la desintegración radiactiva detectada en Chernóbil, la llamada radiación cósmica galáctica es una tormenta invisible de protones cargados, cada uno de los cuales viaja a una velocidad cercana a la de la luz a través del universo.
Originada en estrellas en explosión fuera de nuestro sistema solar, incluso logra atravesar el plomo sin mayor problema.
En la Tierra, nuestra atmósfera nos protege en gran medida de ella, pero para los astronautas que viajan al espacio profundo se ha descrito como «el mayor peligro» para su salud.
Pero ni siquiera la radiación cósmica galáctica supuso un problema para las muestras de Cladosporium sphaerospermum, la misma cepa que Zhdanova encontró creciendo en Chernóbil, según un estudio que envió estos hongos a la Estación Espacial Internacional en diciembre de 2018.
«Lo que demostramos es que crece mejor en el espacio», afirma Nils Averesch, bioquímico de la Universidad de Florida y coautor del estudio.
Fuente de la imagen, Nils Averesch/ Aaron Berliner
En comparación con las muestras de control en la Tierra, los investigadores descubrieron que los hongos expuestos a la radiación cósmica galáctica durante 26 días crecieron un promedio de 1,21 veces más rápido.
Aun así, Averesch todavía no está convencido de que esto se deba a que C. sphaerospermum estaría aprovechando la radiación en el espacio. El aumento en los niveles de crecimiento también podría deberse a la gravedad cero, otro factor que los hongos en la Tierra no experimentaron.
Averesch está realizando experimentos con una máquina de posicionamiento aleatorio que simula la gravedad cero aquí en la Tierra para analizar estas dos posibilidades.
Pero Averesch y sus colegas también probaron el potencial protector de la melanina en C. sphaerospermum colocando un sensor debajo de una muestra de hongos a bordo de la Estación Espacial Internacional.
En comparación con las muestras sin hongos, la cantidad de radiación bloqueada aumentó a medida que los hongos crecían, e incluso una mancha de moho en un disco de Petri parecía ser un escudo eficaz.
«Considerando la capa comparativamente delgada de biomasa, esto podría indicar una gran capacidad de C. sphaerospermum para absorber la radiación espacial en el espectro medido», escribieron los investigadores.
Averesch dice que aún es posible que los aparentes beneficios radioprotectores de los hongos se deban a componentes de la vida biológica distintos al de la melanina.
El agua, por ejemplo, una molécula con un alto número de protones en su estructura (ocho en el oxígeno y uno en cada hidrógeno), es una de las mejores maneras de protegerse contra los protones que se desplazan por el espacio, un equivalente astrobiológico a combatir el fuego con fuego.
Incluso así, los hallazgos han abierto perspectivas intrigantes para resolver el problema de la vida en el espacio. Tanto China como Estados Unidos planean tener una base en la Luna en las próximas décadas, mientras que SpaceX, con sede en Texas, aspira a que su primera misión a Marte despegue a finales de 2026 y a que los humanos aterricen allí entre tres y cinco años después.
Las personas que vivan en estas bases deberán estar protegidas de la radiación cósmica. Sin embargo, usar agua o plástico de polietileno como caparazón radioprotector para estas bases podría resultar demasiado pesado para el despegue.
El metal y el vidrio presentan un problema similar. Lynn J. Rothschild, astrobióloga del Centro de Investigación Ames de la NASA, ha comparado el transporte de estos materiales al espacio para construir bases espaciales con una tortuga que lleva su caparazón a todas partes.
«Es un plan fiable, pero con un alto coste energético», declaró en un comunicado de la NASA de 2020.
Su investigación ha dado lugar a muebles y paredes a base de hongos que podrían cultivarse en la Luna o Marte.
Esta «micoarquitectura» no sólo reduciría el coste del despegue, sino que, si los hallazgos de Dadachova y Averesch resultan correctos, también podría utilizarse para formar un escudo de radiación, una barrera autorregenerativa entre los humanos que viajan al espacio y la tormenta de radiación cósmica galáctica del exterior.
Así como esos mohos negros colonizaron un mundo abandonado en Chernóbil, tal vez algún día podrían proteger nuestros primeros pasos en nuevos mundos en otras partes del Sistema Solar.
*Esta es una adaptación al español de una historia publicada originalmente en inglés por BBC Future. Si quieres leerla en su idioma original, haz clic aquí.
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Fuente de TenemosNoticias.com: www.bbc.com
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