正在研究在切尔诺贝利核灾难中心发现的一种生命形式，作为解决太空探索最大挑战之一的可能解决方案。这种黑色真菌被称为 Cladosporium sphaerospermum，不仅能在具有致命辐射的环境中生存，还能将其用作能源，这一过程可能是保护执行长期任务（例如计划前往火星的任务）的宇航员的关键。
这种微生物代谢电离辐射的独特能力开辟了一个新的研究领域，对未来太空人员的安全产生直接影响。宇宙辐射对地球磁场之外的宇航员构成重大健康风险，科学家相信，用这种真菌制成的生物防护罩可以提供轻质、高效和自愈的保护。
在国际空间站（ISS）上进行的实验已经提供了有希望的数据，证实即使是一薄层真菌也能够减弱辐射的传播。这一发现正在推动新生物材料的开发，可能彻底改变人类在太空和地球等恶劣环境中保护自己的方式。
4号反应堆的惊人发现
1991年，爆炸发生仅仅五年后，乌克兰科学家在探索切尔诺贝利4号反应堆混凝土石棺内部时有了意外的发现。与由于伽马辐射水平非常高而找到无菌环境的预期相反，他们观察到反应堆的壁上覆盖着一层黑色的真菌，表现出显着的生物恢复能力。
在发现的各种物种中，球子枝孢（Cladosporium sphaerospermum）引起了人们的关注，因为它似乎积极向辐射源生长，就好像被辐射源吸引一样。进一步的分析证实，这种富含黑色素的真菌在其组织中积累了放射性同位素，引发了数十年的研究，以揭开其极端生存背后的秘密。
黑色素在放射合成中的作用
切尔诺贝利真菌的非凡能力的秘密在于黑色素，这种色素可以保护人类皮肤免受紫外线的伤害。 2007 年，由放射药理学家 Ekaterina Dadachova 领导的基础研究表明，当暴露于比正常水平高 500 倍的辐射水平时，含有黑色素的真菌生长得更快。该理论认为，电离辐射改变了黑色素分子的电子特性，使其能够捕获伽马射线的能量。然后，捕获的能量转化为化学能，真菌细胞用化学能来促进其新陈代谢和生长。这个过程被称为放射合成，一种类似于植物光合作用的形式，但它使用辐射而不是光作为主要能量来源。尽管能量如何转移到代谢途径的分子细节仍然是深入研究的主题，但这一发现建立了一种新的生物体——放射营养生物，它们以对地球上大多数其他生命形式致命的能源为食。
国际空间站上的测试
为了验证这种真菌在真实太空环境中的潜力，C. sphaerospermum 样本于 2020 年被送往国际空间站。
在实验中，真菌在培养皿中生长了 30 天，直接暴露于近地轨道上的宇宙辐射和太阳粒子。
位于培养物下方的传感器测量穿过真菌层的辐射量。结果表明，仅 1.7 至 2 毫米厚的层就可以减少约 2.54% 的辐射剂量。
尽管这一百分比似乎不大，但预测表明，较厚的层（约 21 厘米）可以显着减弱辐射，为前往火星的宇航员提供可行的保护。
未来在地球和太空的应用
设想的主要应用是为火星上的航天器和栖息地创建生物防护罩，这种防护罩比铅等传统材料更轻，并且在损坏时具有自我再生的能力。
在地球上，该技术可用于为核电站工人和医疗设备开发更高效的防护服。
另一个有前景的领域是生物修复，利用真菌来净化受放射性废物影响的土壤和水。
挑战和前进的道路
尽管乐观，科学界仍在努力充分了解这一过程。斯坦福大学2022年的一篇评论指出，目前还没有明确的证据表明真菌仅利用辐射能进行碳固定。
此外，在太空中实施这项技术还面临着重大的工程挑战，例如开发真菌的生命支持系统并将其安全地集成到航天器结构中。
正在进行的研究和基因改造
一些国家的实验室继续研究 C. sphaerospermum 和其他放射营养真菌，以提高它们的能力。
最有前途的研究前沿之一涉及对生物体进行基因改造，以提高其吸收和转化辐射的效率，使其成为更强大的生物屏障。
从核灾难到宇宙希望
切尔诺贝利真菌的旅程证明了生命令人难以置信的适应能力，将人类灾难的遗产转化为未来太空探索的希望之源。
