В 1991 году робот с механической клешнёй полз по стенам четвёртого энергоблока Чернобыльской АЭС. Пять лет после взрыва — уровень радиации внутри саркофага всё ещё измерялся тысячами рентген в час. Человек умер бы за минуты. На мониторе в Киевском институте микробиологии и вирусологии микробиолог Нелли Жданова смотрела, как камера выхватывает из темноты чёрные пятна на бетоне. Плесень. Живая плесень — там, где по всем законам биологии не должно существовать ничего.
Жданова не поверила. Следующие десять лет она возвращалась в зону отчуждения десятки раз, собирая образцы с помощью роботов и — когда уровень радиации позволял — вручную. К 2000 году её команда задокументировала более двухсот видов грибов в тридцатикилометровой зоне вокруг станции. Но один факт не давал покоя: 86% этих грибов демонстрировали положительный радиотропизм — они росли не вопреки радиации, а к ней
Доминирующим видом оказался Cladosporium sphaerospermum — невзрачный микроскопический гриб с бархатистыми колониями оливково-чёрного цвета. Под микроскопом его гифы — тонкие нити, из которых состоит тело гриба — выглядят как спутанная паутина, густо пигментированная тёмными гранулами. Эти гранулы — меланин, тот самый пигмент, что окрашивает человеческую кожу и волосы. Но у чернобыльских грибов меланина оказалось в разы больше, чем у их собратьев за пределами зоны. И чем ближе к реактору рос гриб, тем чернее он становился.
Жданова предположила невозможное: грибы используют радиацию.
Фотосинтез наоборот
В 2007 году эстафету приняла Екатерина Дадачова, радиофармаколог из Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна в Нью-Йорке. Вместе с иммунологом Артуро Казадевалем она получила образцы чернобыльских грибов и поставила эксперимент, который перевернул представления о границах жизни.
Три вида меланизированных грибов — Cladosporium sphaerospermum, Cryptococcus neoformans и Wangiella dermatitidis — подвергли облучению гамма-лучами от рения-188 и вольфрама-188. Уровень радиации превышал естественный фон в пятьсот раз. Контрольные группы росли без облучения.
Результат: облучённые грибы накапливали биомассу значительно быстрее. Cryptococcus neoformans рос втрое интенсивнее под радиацией, чем без неё. Но когда исследователи вывели альбиносные мутанты — генетически идентичные грибы, лишённые меланина — эффект исчезал. Без меланина радиация не помогала.
Дадачова измерила, что происходит с самим пигментом под облучением. Электронный спиновый резонанс показал: структура меланина меняется за двадцать-сорок минут. Способность молекулы переносить электроны — ключевая для любого энергетического процесса — возрастала в три-четыре раза. Меланин, подвергнутый радиации, становился лучшим восстановителем, чем меланин в покое.
Дадачова назвала это радиосинтезом — по аналогии с фотосинтезом. Только вместо хлорофилла и солнечного света — меланин и гамма-излучение. «Энергия ионизирующей радиации примерно в миллион раз выше, чем энергия белого света, который используют растения», — объясняла она в интервью. — «Нужен очень мощный преобразователь. Мы думаем, что меланин способен на это».
Оговорка важна: полный биохимический путь радиосинтеза до сих пор не доказан. Никто пока не продемонстрировал фиксацию углерода за счёт радиации или прямое превращение гамма-квантов в АТФ. Но то, что меланизированные грибы растут быстрее под смертельным облучением — экспериментальный факт, воспроизведённый в нескольких лабораториях мира.
Четыреста километров над Землёй
В декабре 2018 года грузовой корабль SpaceX Dragon доставил на Международную космическую станцию чашку Петри с Cladosporium sphaerospermum. Эксперимент, разработанный группой Нильса Аверша из Стэнфорда, длился тридцать дней. Под чашкой Петри, разделённой пополам — гриб слева, стерильный агар справа — располагались датчики радиации.
МКС летит внутри магнитосферы Земли, но всё равно получает в сотни раз больше космического излучения, чем поверхность планеты. Идеальная среда для проверки гипотезы.
Гриб покрыл свою половину чашки за двое суток — на Земле при комнатной температуре ему потребовалось бы две недели. Расчётная скорость роста оказалась на 21% выше, чем у контрольных образцов в лаборатории. А датчик под грибной колонией фиксировал на 2,17% меньше радиации, чем датчик под стерильным агаром.
Два процента — кажется, немного. Но слой гриба составлял всего 1,7 миллиметра. Экстраполяция показала: двадцать один сантиметр такого материала снизит радиационную нагрузку вдвое. Причём материал самовосстанавливающийся — повреждённый гриб просто отрастает заново.
Дом, который вырастет сам
Линн Ротшильд, астробиолог из Исследовательского центра Эймса NASA, смотрит на проблему космической радиации иначе. Полёт на Марс занимает около семи месяцев. Галактические космические лучи — протоны, разогнанные до околосветовых скоростей взрывами далёких звёзд — пронизывают корабль насквозь. Традиционная защита из свинца или алюминия весит тонны. Каждый килограмм груза на орбите стоит около двенадцати тысяч долларов. На Марс — в десять раз дороже.
В 2024 году NASA выделило два миллиона долларов на третью фазу проекта Mycotecture Off Planet под руководством Ротшильд. Идея: вместо того чтобы везти дом на Марс, вырастить его на месте.
Астронавты доставят компактную надувную структуру, стенки которой заполнены обезвоженной древесной щепой и спорами меланизированных грибов. На месте — добавить воду. Мицелий прорастёт сквозь субстрат за несколько дней, связывая его в прочный композит. Меланин в клеточных стенках обеспечит защиту от радиации. После завершения роста гриб можно убить нагревом — структура останется.
Испытания на симуляторе солнечного ветра в Брукхейвенской национальной лаборатории показали: три дюйма (около семи с половиной сантиметров) микокомпозита снижают дозу протонного облучения более чем на 99%. Для сравнения: чтобы добиться того же эффекта реголитом — лунным или марсианским грунтом — потребуется слой в несколько метров.
«Традиционные проекты марсианских жилищ — это черепаха, которая тащит дом на спине», — говорит Ротшильд. — «Надёжно, но энергетически безумно дорого. Мы предлагаем вырастить дом, когда доберёмся».
Сто миллионов лет назад
Палеонтологические данные добавляют к истории неожиданный слой. В отложениях раннего мелового периода — около ста миллионов лет назад — обнаружены огромные количества меланизированных грибных спор. Этот период совпадает с так называемым «магнитным нулём», когда магнитное поле Земли ослабло или временно исчезло, лишив планету защиты от космического излучения. Многие виды животных и растений тогда вымерли. Грибы — расцвели.
Меланин найден во всех царствах живого: у бактерий, грибов, растений, животных. Он легко синтезируется из простых предшественников. И он способен поглощать весь спектр электромагнитного излучения — от ультрафиолета до гамма-лучей.
Казадеваль и Дадачова выдвинули гипотезу: радиосинтез древнее фотосинтеза. На ранней Земле, когда атмосфера ещё не содержала кислорода, а уровень радиации был значительно выше современного, меланин мог служить первым механизмом преобразования энергии. Потом появился хлорофилл, использующий более мягкое излучение — видимый свет. Но меланин никуда не делся. Он ждал.
Возвращение
В 2022 году, когда российские войска заняли Чернобыльскую зону отчуждения, Тетьяна Тугай — коллега Ждановой, работавшая с чернобыльскими грибами с девяностых — не могла вернуться к своим образцам. Часть коллекции хранится в Лоуренсовской национальной лаборатории в Беркли — более двух тысяч штаммов при минус восьмидесяти градусах. Генетическая капсула времени из самого радиоактивного места на планете.
Тамас Торок, хранитель этой коллекции, показывает замороженные пробирки посетителям. «Когда гриб обнаруживал источник радиации, он начинал расти направленно — к нему», — объясняет он. Это не метафора. Это измеренное поведение живого организма, который нашёл способ превратить смерть в пищу.
Робот в 1991 году полз по стенам саркофага, и камера фиксировала чёрные пятна на бетоне. Тридцать три года спустя потомки той плесени летят к звёздам. Может быть, первый дом на Марсе вырастет из спор, собранных в месте, где человек не мог находиться дольше нескольких минут. Грибы умеют ждать. Они ждали сто миллионов лет — подождут ещё немного.
📌 Друзья, помогите нам собрать средства на работу в феврале. Мы не размещаем рекламу в своих статьях и существуем только благодаря вашей поддержке. Каждый донат — это новая статья о замечательных грибах с каждого уголка планеты!