Bilimi seven, merak eden herkese selamlar. Bugün, dünyayı sarsan Çernobil felaketinin merkezinde filizlenen yaşama odaklanacağız.
1990’lı yıllarda mikolog Nelli Zhdanova, büyük bir cesaret göstererek dünyanın en radyoaktif bölgelerinden biri olan Çernobil Nükleer Santrali’nin terk edilmiş enkazına girdi.
Burada yaptığı gözlemler sırasında, reaktörün iç duvarlarında, tavanlarda ve elektrik kablolarını kaplayan metal yüzeylerde siyah küf mantarlarıyla karşılaştı. Oysa bu ortamda, yoğun radyasyon nedeniyle yaşamın mümkün olmadığı düşünülüyordu. Zhdanova’nın keşfi, Çernobil’de hayatın tamamen yok olmadığını, bazı canlıların bu aşırı koşullara uyum sağlayabildiğini gösterdi.
Bu mantarlar Cladosporium sphaerospermum, Wangiella dermatitidis ve Cryptococcus neoformans gibi türlere aitti. Hepsi “siyah küf” olarak bilinen, hücre duvarları melanin pigmentiyle dolu organizmalardı. Melanin, insanlarda ten ve saç rengini belirleyen pigmentin aynısıdır. Ancak bu mantarlarda çok daha yoğun bulunur ve onları koyu renkli yapar. Zhdanova’nın çalışmaları, bu mantarların radyasyon kaynaklarına doğru büyüdüğünü ortaya koydu. Bu davranışa “radyotropizm” adı verildi. Normalde DNA’ya ciddi zarar veren iyonlaştırıcı radyasyon, bu mantarlar için ölümcül olmak yerine bir avantaja dönüşmüş gibiydi.
Siyah küf mantarları, insanlar için ölümcül düzeyde olan radyasyonun bulunduğu bölgelerde hayatta kalabilme yeteneğine sahiptir. Üstelik bu yoğun radyoaktif ortam, onların yalnızca yaşamalarına değil, beslenmelerine de olanak tanır. Peki “radyasyonla beslenmek” ne anlama geliyor?
Bu kavram, bilim dünyasında “radyotrofizm (radyasyona doğru büyüme)” olarak adlandırılıyor ve siyah mantarların felaket alanındaki keşfiyle gündeme geliyor. Mantarın hücre duvarlarında bulunan yoğun melanin pigmenti (insan derisindeki bronzlaştırıcı pigmentin aynısı) iyonlaştırıcı radyasyonu soğurma özelliğine sahiptir. Yani Çernobil faciasından yıllar sonra bile bölgede hâlâ varlığını sürdüren radyasyonu emebilir.
Bilim insanları bu durumun merkezinde melaninin olduğunu düşünüyor. Melanin, radyasyonu soğurabilen düzensiz bir yapıya sahip. Radyasyon bu yapı tarafından emiliyor, böylece hücre içindeki hasar azalıyor. Aynı zamanda melanin güçlü bir antioksidan gibi davranarak zararlı iyonları daha kararlı hâle getiriyor. Daha da ilginci, radyasyona maruz kalan melaninin elektronik yapısı değişiyor. Bu değişim mantarların metabolizmasını hızlandırabiliyor. Bazı araştırmacılar, bu enerjinin mantar tarafından kullanılabilir kimyasal enerjiye dönüştürüldüğünü düşünüyor. Bu sürece “radyosentez” adı veriliyor ve bitkilerin fotosentez yapmasına benzetiliyor. Mekanizma henüz tam olarak çözülebilmiş değil, ancak bulgular oldukça dikkat çekici.
2007 yılında Ekaterina Dadachova ve ekibinin yaptığı bir çalışma, bu fikri daha da güçlendirdi. Araştırmada melaninli mantarların radyasyona maruz kaldıklarında daha hızlı büyüdükleri gösterildi. Hatta bazı türler, doğal arka plan radyasyonunun yaklaşık 500 katı seviyelerde bile büyümeye devam etti. Deneylerde bu mantarların metabolik aktivitelerinin arttığı, daha hızlı çoğaldıkları ve daha fazla biyokütle ürettikleri gözlemlendi. Bu sonuçlar, melaninin sadece koruyucu bir pigment olmadığını, aynı zamanda radyasyondan gelen enerjinin hücresel süreçlerde kullanılmasına katkı sağlayabileceğini düşündürüyor. Bu durum, Çernobil gibi bölgelerde siyah mantarların neden bu kadar yaygın olduğunu da açıklayabilir.
Bu bulgular bilim insanlarını, siyah küf mantarlarının gelecekte farklı alanlarda kullanılabileceği fikrine yöneltti.
Özellikle NASA, bu mantarlar ve melanin temelli yapılarla yakından ilgilenmektedir. Artemis programı kapsamında 2024 yılına kadar insanları Ay’a göndermek ve 2028 yılına kadar Dünya’dan bir sonraki kayada kalıcı bir varlık kurmak için somut çabalarla, insanlık Mars’a uzay keşiflerinde bir sonraki büyük sıçrama olarak bakıyor (NASA, 2020). Dünya’da bizi radyasyondan koruyan iki temel unsur vardır: atmosfer tabakası ve Dünya’nın jeomanyetik alanı. Ancak Dünya’nın ötesine geçildiğinde, astronotlar için radyasyon ciddi bir sorun hâline gelir. Kozmik ışınlar ve Güneş patlamalarından gelen yüksek enerjili parçacıklar doğrudan etki gösterir; DNA hasarı, kanser riski ve sinirsel iletim bozuklukları gibi pek çok tehlikeyi beraberinde getirir.
Araştırmacı Zahida Sultanova, kozmik ışınların uzay görevleri öncesinde çözülmesi gereken temel sorunlardan biri olduğunu şu sözlerle ifade ediyor: “Çünkü DNA iplikleri kırılabilir, canlılardaki protein bütünlüğü bozulabilir ve kanser gibi ciddi hastalıkların riski artabilir.”
Bu nedenle gelecekte melaninin ve siyah küf mantarlarının, astronotları radyasyondan koruyacak biyolojik bir kalkan olarak kullanılabileceği düşünülüyor. Bu biyolojik kalkanın; uzay araçlarının iç yüzeylerinde, Mars habitatlarının duvarlarında ve hatta astronot kıyafetlerinin katmanlarında işlev görebileceği tartışılıyor.
Bu fikir, 2022 yılında yayımlanan bir çalışmayla daha da güçlendi. Averesch ve ekibi, Cladosporium sphaerospermum mantarını Uluslararası Uzay İstasyonu’nda yetiştirdi. Deneyde, mantarın uzaydaki büyüme hızı Dünya’daki kontrol grubuyla karşılaştırıldı. Sonuçlar oldukça ilginçti: Uzaydaki mantarlar ortalama olarak 1,21 kat daha hızlı büyüdü. Bu durum, mantarın uzay radyasyonuna uyum sağlayabildiğini düşündürüyor. Ayrıca mantar tabakasının altında ölçülen radyasyon seviyesinin, mantar olmayan alanlara göre daha düşük olduğu görüldü. Bu da mantarın radyasyonu kısmen soğurabildiğini gösteriyor.
Bu çalışma, melanin içeren mantarların yalnızca yüksek radyasyonlu ortamlarda hayatta kalmakla kalmayıp, aynı zamanda büyüme performanslarını artırabildiğini ve uzaydaki radyasyona karşı bir biyolojik tepki ve potansiyel koruyucu etki sergileyebileceğini gösteriyor. Böylece bu tür organizmalar, gelecekte uzay görevlerinde biyolojik radyasyon koruyucuları veya radyasyonla başa çıkma stratejileri geliştirmek için ilginç bir model olabilir.
Tüm bu çalışmalar bize şunu söylüyor: Çernobil’in yıkıntıları arasında ortaya çıkan bu mikroskobik yaşam formları, radyasyonun sadece yıkıcı bir güç olmadığını, bazı canlılar için bir avantaja dönüşebileceğini gösteriyor. Belki de gelecekte bu mantarlar, astronotları uzayda koruyan biyolojik kalkanların temelini oluşturacak. Çernobil’de başlayan bu hikâye, insanlığın uzaydaki yolculuğunda beklenmedik bir role sahip olabilir.
Yazar: Irmak Koç, Maşukiye Anadolu Lisesi
Editör: Merve Biçmen
KAYNAKÇA:
Averesch, N. J. H., Shunk, G. K., & Kern, C. (2022). Cultivation of the dematiaceous fungus Cladosporium sphaerospermum aboard the International Space Station and effects of ionizing radiation. Frontiers in Microbiology, 13, 877625. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.877625
Dadachova, E., Bryan, R. A., Huang, X., Moadel, T., Schweitzer, A. D., Aisen, P., Nosanchuk, J. D., & Casadevall, A. (2007). Ionizing radiation changes the electronic properties of melanin and enhances the growth of melanized fungi. PLoS ONE, 2(5), e457. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0000457
NASA (2020). Artemis Plan. NASA. Available online at: https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/artemis_plan-20200921.pdf
