Tschernobyl-Pilze als Schëld géint kosmesch Stralung fir Déifraummissiounen 

1986 huet déi 4. Eenheet vum Atomkraaftwierk Tschernobyl an der Ukrain (fréier Sowjetunioun) e massive Feier an eng Dampentwécklung erlieft. Beim ongehéierten Accident sinn iwwer 5% vum radioaktive Reaktorkär, deen aus iwwer 100 radioaktiven Elementer (haaptsächlech Jod-131, Cäsium-137 a Strontium-90) besteet, an d'Ëmwelt fräigelooss ginn. Den Niveau vun der Stralung war extrem héich fir datt d'Liewensformen an der Géigend konnten iwwerliewen. D'Kiefer an engem 10 Quadratkilometer grousse Gebitt ronderëm den Accidentplaz goufen bannent Wochen duerch déidlech Stralungsdosen ëmbruecht. Wéi och ëmmer, verschidde Schimmelpilze a schwaarz Pilze hunn net nëmmen den geféierlech héije Stralungsniveau iwwerlieft, mee et gouf festgestallt, datt se och um Accidentplaz gutt gedei hunn. Spéider Studien hunn ongeféier 2000 Stämm vun 200 Pilzarten op der Plaz isoléiert. Et gouf festgestallt, datt d'Pilzhyphen op d'Quell vun ioniséierender Beta- a Gammastralung zougewuess sinn, genee sou wéi gréng Planzen op d'Sonneliicht zouwuessen. Méi interessant ass, datt d'Beliichtung mat ioniséierender Stralung de melaniséierte Pilzzellen e verbessert Wuesstum erméiglecht huet, wat op d'Energieerfassung duerch Melaninpigment a Präsenz vun héichenergetischer Stralung hiweist (ähnlech wéi d'Energieerfassung duerch Chlorophyll am Sonneliicht bei der Fotosynthese). Am Joer 2022 huet en Experiment u Bord vun der Internationaler Raumstatioun (ISS) gewisen, datt dës Pilze och am Weltraum Radioresistenz a Radiosynthesefäegkeeten opweisen. Dëst weist drop hin, datt déi melaniséiert Pilze, déi ënner extremen Stralungsbedingungen, wéi dem Tschernobyl-Accident, iwwerliewen a gedeien, kënne benotzt ginn, fir mënschlech Bewunner am Déifraum virun kosmesche Stralen ze schützen an Energie (aus de kosmesche Stralen) z'erfaassen, fir d'Energieautonomie vun Déifraummissioune wéi Artemis a Richtung zukünfteg mënschlech Bewunner um Mound a Mars ze verbesseren.  

Atomreaktoren weltwäit benotzen haaptsächlech angereichert Uran mat ongeféier 3-5% Uran-235 als spaltbarem Material (e puer fortgeschratt Zuchtreaktoren kënnen och Plutonium-239 oder Thorium-233 benotzen). Déi primär Produkter vun der kontrolléierter Spaltung vun Uran-235 an de Reaktoren sinn méi liicht Krypton- a Bariumkären, fräi Neutronen an eng grouss Quantitéit un Energie. Weider radioaktiv Zerfäll vun onstabilen, méi liichten spaltbare Fragmenter (Krypton- a Bariumkären) fräisetzen Beta-Partikelen, Gammastralen an aner stabil Nieweprodukter.  

Tschernobyl-Accident (1986) 

1986 huet e Feier an eng Dampexplosioun an der 4. Eenheet vum Atomkraaftwierk Tschernobyl an der Ukrain (deemools Sowjetunioun) zu enger Fräisetzung vu méi wéi 5% vum radioaktive Reakterkär an d'Ëmwelt gefouert. Beim ongehéierten Accident sinn iwwer 100 radioaktiv Elementer an d'Ëmwelt fräigesat ginn, déi wichtegst waren Jod-131, Cäsium-137 a Strontium-90. Déi lescht zwee (nämlech Cäsium-137 a Strontium-90) sinn nach ëmmer a bedeitender Quantitéit an der lokaler Ëmwelt präsent, well se méi laang Hallefzäiten vun ongeféier 30 Joer hunn. Dës zwee Isotope sinn haaptsächlech dofir verantwortlech, datt d'Ausschlusszon déi radioaktivst kontaminéiert Regioun op der Äerd ass.  

E puer Plazen an der Ausschlusszon no beim Site hunn extrem héich Stralungsniveauen. Dat zerstéiert Reaktergebai huet e Stralungsniveau vu méi wéi 20,000 Röntgen pro Stonn (zum Verglach: ongeféier 500 Röntgen iwwer fënnef Stonnen sinn déi déidlech Stralungsdosis, wat manner wéi 1% vun der Stralung no beim zerstéierte Reaktergebai ass).   

De Stralungsniveau an der 10 Quadratkilometer grousser Géigend ronderëm d'Tschernobyl-Anlag an der Ausschlusszon (genannt Roude Bësch) war sou héich, datt Dausende vu Pinien bannent Wochen no der Belaaschtung vun ongeféier 60-100 Gray (Gy) Stralung gestuerwe sinn. Dës Stralendosis war fatal fir d'Pinien an der Géigend, déi rostrout goufen a gestuerwe sinn. Och haut erreecht d'Gammastralung hire Maximum mat ongeféier 17 Millirem/Stonn (ongeféier 170 µSv/h) op verschiddene Plazen am Roude Bësch. Gammastralung ass Stralung mat ganz héijer Energie. Si andréngen déif an zéien Elektronen vun Atomer a Moleküllen of a bilden Ionen a fräi Radikale, déi irreparabel Schied un Zellen a Gewëss verursaachen, dorënner och un vitale Biomoleküllen wéi DNA an Enzymer. Belaaschtung mat ganz héijen Dosen Gammastralung féiert zum Doud vu liewegen Organismen, wéi et mat de Pinien ronderëm den Tschernobyl-Accidentplaz geschitt ass. Awer net ëmmer!  

Verschidde Pilze hunn net nëmmen iwwerlieft, mä och op der Plaz vum strahlenden Tschernobyl-Accident gebléit  

Wärend Pinien an engem Gebitt vun 10 Quadratkilometer ronderëm den Accidentplaz bannent Wochen duerch d'Beliichtung mat extrem héijer Stralung ëmbruecht goufen, bestëmmt schwaarz Pilze, besonnesch ... Cladosporium sphaerospermum an Alternaria alternata goufen e puer Joer nom Accident an der Géigend vun der beschiedegter 4. Eenheet gewuess, obwuel den Niveau vun der Stralung nach ëmmer fatal war/ass. Dëst war eng Iwwerraschung. Bis 2004 hunn verschidde Studien ongeféier 2000 Stämm vun 200 Pilzarten um Accidentplaz isoléiert.  

Interessanterweis gouf festgestallt, datt d'Pilzhyphen a Richtung vun der Quell vun der ioniséierender Stralung gewuess sinn (genau sou wéi Planzen a Richtung Sonneliicht wuessen, wat e Phototropismus weist). Bei der Miessung vun der Reaktioun vun de Pilze op ioniséierend Stralung hunn d'Fuerscher gewisen, datt souwuel Beta- wéi och Gammastralung de geriichte Wuesstum vun den Hyphen a Richtung vun der Quell förderen.  

Well melaniséiert mikrobiell Spezies méi heefeg an der Natur sinn, gouf ugeholl, datt de Melaninpigment eng Roll an dëser bemierkenswäerter Fäegkeet vu verschiddene Pilze spillt, fir a Buedem ze iwwerliewen an ze gedeien, deen mat spaltbare Fragmenter (Radionukliden) kontaminéiert ass. En Experiment, deen am Joer 2007 publizéiert gouf, huet festgestallt, datt dëst tatsächlech de Fall war. D'Beliichtung vu Melanin mat ioniséierender Stralung ass de Schlëssel. Déi ioniséierend Stralung huet d'elektronesch Eegeschafte vu Melaninpigmenter verännert, wouduerch melaniséierte Pilzzellen e verbessert Wuesstum no der Beliichtung mat ioniséierender Stralung erméiglecht hunn. Dëst huet drop higewisen, datt Melanin eng Roll bei der Energieerfassung (Radiosynthese) spillt, ähnlech wéi Chlorophyll bei der Fotosynthese. Dëst huet och d'Méiglechkeet bedeit, dës Pilze bei der Reinigung vu Radionukliden-Kontaminatioun ze benotzen.   

Mënschlech Missiounen a Wunnraim am Déifraum  

Op laang Siicht sinn all planetaresch Zivilisatiounen duerch Aschléi aus dem Weltraum mat existenziellen Bedrohungen ausgesat, dofir ass et wichteg, datt d'Mënschen eng Multiplanéitenaart ginn. Bemannt Weltraummissioune si geplangt, fir mënschlech Wunnraim ausserhalb vun der Äerd opzebauen. D'Artemis Moundmissioun ass en Ufank an dës Richtung, déi drop abzielt, eng laangfristeg mënschlech Präsenz um a ronderëm de Mound ze schafen, fir mënschlech Missiounen a Wunnraim um Mars virzebereeden.   

Eng vun de gréissten Erausfuerderunge virun de bemannte Weltraummissioune besteet aus dem stännege Flux vu staarke kosmesche Stralen, déi iwwerall am Weltraum duerchdréngen. D'Magnéitfeld vun der Äerd schützt eis viru kosmesche Stralen op der Äerd, awer et ass de gréisste Gesondheetsrisiko fir bemannt Weltraummissiounen. Dofir brauche Weltraummissioune Schutzschëlder viru kosmesche Stralen. Op der anerer Säit kéint kosmesch Stralung och eng onlimitéiert Energiequell sinn an d'Energieautonomie vun de méi laangen Déifraummissioune verbesseren, wa se déi richteg Technologie géif kréien. 

Pilze, déi an engem stralenden Tschernobyl-Standuert gedeien, kéinten eng Léisung fir d'Erausfuerderunge vun der kosmescher Stralung fir mënschlech Missiounen a Wunnraim am Déifraum bidden.  

Wéi uewe scho beschriwwen, wuessen verschidde melaniséiert Pilze an der strahlungsintensiver Plaz vum beschiedegten Atomkraaftwierk vun Tschernobyl an an aneren Ëmfeld mat héijer Stralung op der Äerd. Anscheinend benotzen d'Melaninpigmenter an dëse Pilze déi héichenergetesch Stralung fir chemesch Energie ze generéieren (genau sou wéi de Chlorophyl an de grénge Planzen d'Sonnestrahlen an der Fotosynthese benotzt). Dofir kéinten d'Tschernobyl-Pilze d'Potenzial hunn, souwuel als Schutzschëld géint héichenergetesch kosmesch Stralen (Radioresistenz) wéi och als Energieproduzent (Radiosynthese) a Weltraummissiounen ze déngen, wa sech hir Fäegkeeten op kosmesch Stralen am Weltraum ausdehnen. Fuerscher hunn dat am Weltraum getest.  

De Pilz Cladosporium sphaerospermum gouf u Bord vun der Internationaler Raumstatioun (ISS) kultivéiert, fir säi Wuesstum a seng Fäegkeet ze studéieren, ioniséierend kosmesch Stralung iwwer 26 Deeg ze absorbéieren an ze dämpfen, ënner engem Zoustand, deen d'Bewunnung op der Uewerfläch vum Mars imitéiert. D'Resultat huet eng Ofschwächung vun der kosmescher Stralung duerch Pilzbiomass an e Wuesstumsvirdeel am Weltraum gewisen, wat drop hiweist, datt d'Fäegkeeten, déi verschidde Pilze um Tschernobyl-Accidentplaz gewisen hunn, op kosmesch Stralung am Weltraum erweidert kënne ginn.  

Et ass ze fréi fir dat ze soen, awer et kéint an Zukunft méiglech sinn, dës Pilze op de Monn an de Mars ze transportéieren, wou dës Pilze mat Hëllef vun enger geeigneter Infrastruktur als chemesch Energieproduzente funktionéiere kéinten.  

*** 

Referenzen:  

1. Zhdanova NN, et al 2004. Ioniséierend Stralung zitt Buedempilze un. Mycol Res. 108: 1089–1096. DOI: https://doi.org/10.1017/S0953756204000966 

2. Dadachova E., et al 2007. Ioniséierend Stralung ännert d'elektronesch Eegeschafte vu Melanin a verbessert de Wuesstum vu melaniséierte Pilze. PLOS One. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0000457 

3. Dighton J., Tugay T., a Zhdanova N., 2008. Pilze a ioniséierend Stralung vu Radionukliden. FEMS Microbiology Letters, Band 281, Ausgab 2, Abrëll 2008, Säiten 109–120. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2008.01076.x 

4. Ekaterina D. & Casadevall A., 2008. Ioniséierend Stralung: wéi Pilze mat Hëllef vu Melanin ëmgoen, sech upassen an ausnotzen. Current Opinion in Microbiology. Band 11, Nummer 6, Dezember 2008, Säiten 525-531. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mib.2008.09.013 

5. Averesch NJH et al 2022. Kultivatioun vum Dematiaceous Pilz Cladosporium sphaerospermum U Bord vun der Internationaler Raumstatioun an d'Auswierkunge vun der ioniséierender Stralung. Front. Microbiol., 05. Juli 2022. Sec. Extreme Microbiology Band 13 2022. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.877625 

6. Sihver L., 2022. Tschernobyl-Pilze als Energieproduzent. Verfügbar ënner https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2022cosp…44.2639S/abstract 

7. Tibolla MH, a Fischer J., 2025. Radiotroph Pilze an hir Notzung als Bioremediatiounsmëttel vu Beräicher, déi vun der Stralung betraff sinn, an als Schutzmëttel. Fuerschung, Gesellschaft an Entwécklung. DOI: https://doi.org/10.33448/rsd-v14i1.47965 

*** 

Verbonnen Artikelen 

• Mass Ausstierwen an der Geschicht vum Liewen: Bedeitung vun der NASA Artemis Moon a Planetary Defense DART Missiounen (23 August 2022)  

• Artemis Moon Missioun: Richtung Deep Space Human Habitation (11 August 2022) 

• .... Pale Blue Dot, dat eenzegt Heem dat mir jeemools bekannt hunn (13 Januar 2022) 

***