Tjernobylsvampar som sköld mot kosmisk strålning för rymduppdrag 

År 1986 drabbades den fjärde enheten av kärnkraftverket Tjernobyl i Ukraina (dåvarande Sovjetunionen) av en kraftig brand och ångexplosion. Den exempellösa olyckan släppte ut över 5 % av den radioaktiva reaktorhärden, bestående av över 100 radioaktiva element (främst jod-131, cesium-137 och strontium-90), i omgivningen. Strålningsnivån var extremt hög för att livsformerna i närheten skulle kunna överleva. Tallarna i det 10 kvadratkilometer stora området runt olycksplatsen dog inom några veckor på grund av exponering för dödliga doser av strålning. Vissa mögelsvampar och svarta svampar överlevde dock inte bara den farligt höga strålningsnivån utan visade sig också frodas på olycksplatsen. Efterföljande studier isolerade cirka 2000 stammar av 200 svamparter från platsen. Det visade sig att svamphyferna växte mot källan till joniserande beta- och gammastrålning precis som gröna växter växer mot solljus. Ännu mer intressant är att exponering för joniserande strålning verkade ha möjliggjort ökad tillväxt för de melaniserade svampcellerna, vilket indikerar energiinfångning av melaninpigment i närvaro av högenergistrålning (liknande energiinfångning av klorofyll i solljus under fotosyntes). År 2022 visade ett experiment ombord på den internationella rymdstationen (ISS) att dessa svampar även uppvisade förmågan att motstå radioaktiv strålning och producera radioaktiva ämnen i rymden. Detta tyder på att de melaniserade svamparna som överlever och trivs under extrema strålningsförhållanden, som Tjernobylolyckan, kan användas för att skydda mänskliga bosättningar i rymden från kosmisk strålning och för att fånga energi (från kosmisk strålning) för att förbättra energiautonomi för rymduppdrag som Artemis mot framtida mänskliga bosättningar på månen och Mars.  

Kärnreaktorer världen över använder mestadels anrikat uran innehållande cirka 3–5 % uran-235 som klyvbart material (vissa avancerade bridreaktorer kan också använda plutonium-239 eller torium-233). Primärprodukterna från kontrollerad klyvning av uran-235 i reaktorerna är lättare kärnor av krypton och barium, fria neutroner och en stor mängd energi. Ytterligare radioaktiva sönderfall av instabila lättare klyvbara fragment (krypton- och bariumkärnor) frigör betapartiklar, gammastrålar och andra stabila biprodukter.  

Tjernobylolyckan (1986) 

År 1986 ledde en brand och ångexplosion vid den fjärde enheten i Tjernobyls kärnkraftverk i Ukraina (dåvarande Sovjetunionen) till att över 5 % av den radioaktiva reaktorhärden släpptes ut i miljön. Den exempellösa olyckan släppte ut över 100 radioaktiva grundämnen i miljön, varav de viktigaste var jod-131, cesium-137 och strontium-90. De två sistnämnda (cesium-137 och strontium-90) finns fortfarande i betydande mängder i den lokala miljön eftersom de har längre halveringstider på cirka 30 år. Dessa två isotoper är främst ansvariga för att skyddszonen är det mest radioaktivt förorenade området på jorden.  

Vissa platser i skyddszonen nära platsen har extremt höga strålningsnivåer. Den förstörda reaktorbyggnaden har en strålningsnivå på över 20 000 röntgen per timme (som jämförelse är cirka 500 röntgen under fem timmar den dödliga strålningsdosen, vilket är mindre än 1 % av strålningen nära den förstörda reaktorplatsen).   

Strålningsnivån i det 10 kvadratkilometer stora området kring Tjernobylverket inom exponeringszonen (kallad Röda skogen) var så hög att tusentals tallar dog inom några veckor efter att ha exponerats för cirka 60-100 Grays (Gy) strålning. Denna stråldos var dödlig för tallar i området som blev roströda och dog. Än idag når gammastrålarna sin topp på cirka 17 millirem/timme (cirka 170 µSv/h) på vissa platser i Röda skogen. Gammastrålar är strålning med mycket hög energi. De tränger djupt in och slår bort elektroner från atomer och molekyler och bildar joner och fria radikaler som orsakar irreparabla skador på celler och vävnader, inklusive vitala biomolekyler som DNA och enzymer. Exponering för mycket höga doser gammastrålar leder till att levande organismer dör, precis som med tallarna runt Tjernobylolycksplatsen. Men inte alltid!  

Vissa svampar överlevde inte bara utan frodades på den strålningsdrabbade Tjernobyl-olycksplatsen  

Medan tallar i ett område på 10 kvadratkilometer runt olycksplatsen dödades inom några veckor på grund av exponering för extremt hög strålningsnivå, dödades vissa svarta svampar, särskilt Cladosporium sphaerospermum och Alternaria alternata observerades växa i närheten av den skadade fjärde enheten några år efter olyckan trots att strålningsnivån fortfarande var/är dödlig. Detta var en överraskning. År 2004 isolerade olika studier cirka 2000 stammar av 200 svamparter från olycksplatsen.  

Intressant nog fann man att svamphyfer växte mot källan till joniserande strålning (precis som växter växer mot solljus, vilket visar fototropism). Vid mätning av svampens reaktion på joniserande strålning visade forskare att både beta- och gammastrålning främjar riktad tillväxt av hyfer mot källan.  

Eftersom melaniserade mikrobiella arter är vanligare i naturen, trodde man att melaninpigmentet hade en roll i denna anmärkningsvärda förmåga hos vissa svampar att överleva och frodas i jordar förorenade med klyvbara fragment (radionuklider). Ett experiment som publicerades 2007 fann att detta verkligen var fallet. Exponering av melanin för joniserande strålning är nyckeln. Den joniserande strålningen förändrade de elektroniska egenskaperna hos melaninpigment, vilket möjliggjorde för melaniserade svampceller en förbättrad tillväxt efter exponering för joniserande strålning. Detta indikerade att melanin har en roll i energiinfångning (radiosyntes), liknande vad klorofyll har i fotosyntesen. Detta innebar också möjligheten att använda dessa svampar för att sanera radionuklidföroreningar.   

Mänskliga uppdrag och bosättningar i rymden  

I det långa loppet utsätts alla planetariska civilisationer för existentiella hot från effekter från rymden, vilket innebär att människorna måste bli en art med flera planeter. Bemannade rymduppdrag planeras för att etablera mänskliga boplatser bortom jorden. Månuppdraget Artemis är en början i denna riktning som syftar till att skapa långsiktig mänsklig närvaro på och runt månen som förberedelse för mänskliga uppdrag och boplatser på Mars.   

En av de största utmaningarna inför bemannade rymduppdrag är det konstanta flödet av kraftfull kosmisk strålning som genomsyrar överallt i rymden. Jordens magnetfält skyddar oss från kosmisk strålning på jorden, men det är den största hälsorisken för bemannade rymduppdrag. Därför kräver rymduppdrag skyddande sköldar mot kosmisk strålning. Å andra sidan skulle kosmisk strålning också kunna vara en obegränsad energikälla och öka energiautonomien för längre rymduppdrag om det fanns lämplig teknik för att utnyttja den. 

Svampar som frodas i högstrålningsanläggningen i Tjernobyl kan erbjuda en lösning på utmaningar som kosmisk strålning utgör för mänskliga uppdrag och bosättningar i rymden.  

Som diskuterats ovan har vissa melaniserade svampar visat sig växa i de strålningsutsatta områdena kring det skadade kärnkraftverket i Tjernobyl och andra strålningsutsatta miljöer på jorden. Tydligen använder melaninpigmenten i dessa svampar den högenergetiska strålningen för att generera kemisk energi (precis på samma sätt som klorofylen i de gröna växterna använder solens strålar i fotosyntesen). Tjernobylsvamparna kan således ha potential att fungera både som ett skyddande sköld mot högenergetisk kosmisk strålning (radioresistens) och som energiproducent (radiosyntes) i rymduppdrag om deras kapacitet sträcker sig till kosmisk strålning i rymden. Forskare testade detta i rymden.  

Svampen Cladosporium sphaerospermum odlades ombord på den internationella rymdstationen (ISS) för att studera dess tillväxt och förmåga att absorbera och dämpa joniserande kosmisk strålning under 26 dagar i ett tillstånd som imiterade bosättning på Mars yta. Resultatet visade dämpning av kosmisk strålning på grund av svampbiomassa och en tillväxtfördel i rymden, vilket tyder på att de förmågor som vissa svampar uppvisar vid Tjernobylolyckan kan utvidgas till kosmisk strålning i rymden.  

Det är för tidigt att säga, men det kan vara möjligt i framtiden att transportera dessa svampar till Monn och Mars där dessa svampar med hjälp av lämplig infrastruktur skulle kunna fungera som kemisk energiproducent.  

*** 

Referenser:  

1. Zhdanova NN, et al, 2004. Joniserande strålning attraherar jordsvampar. Mycol Res. 108: 1089–1096. DOI: https://doi.org/10.1017/S0953756204000966 

2. Dadachova E., et al, 2007. Joniserande strålning förändrar melanins elektroniska egenskaper och ökar tillväxten av melaniserade svampar. PLOS One. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0000457 

3. Dighton J., Tugay T. och Zhdanova N., 2008. Svampar och joniserande strålning från radionuklider. FEMS Microbiology Letters, volym 281, nummer 2, april 2008, sidorna 109–120. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2008.01076.x 

4. Ekaterina D. & Casadevall A., 2008. Joniserande strålning: hur svampar klarar sig, anpassar sig och utnyttjar med hjälp av melanin. Current Opinion in Microbiology. Volym 11, nummer 6, december 2008, sidorna 525-531. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mib.2008.09.013 

5. Averesch NJH et al, 2022. Odling av den dematiaceösa svampen Cladosporium sphaerospermum Ombord på den internationella rymdstationen och effekterna av joniserande strålning. Front. Microbiol., 05 juli 2022. Sektion Extreme Microbiology Volym 13 2022. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.877625 

6. Sihver L., 2022. Tjernobylsvampar som energiproducent. Tillgänglig på https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2022cosp…44.2639S/abstract 

7. Tibolla MH, och Fischer J., 2025. Radiotrofa svampar och deras användning som bioremedieringsmedel i områden som drabbats av strålning och som skyddsmedel. Forskning, samhälle och utveckling. DOI: https://doi.org/10.33448/rsd-v14i1.47965 

*** 

Relaterade artiklar 

• Massutrotningar i livets historia: betydelsen av NASA:s Artemis Moon och Planetary Defense DART-uppdrag (23 augusti 2022)  

• Artemis Moon Mission: Towards Deep Space Human Habitation (11 augusti 2022) 

• ….Blekblå prick, det enda hem vi någonsin har känt (13 januari 2022) 

***