พบ "เชื้อราลึกลับสีดำ" ที่เชอร์โนบิล คาดว่าช่วยกินกัมมันตภาพรังสีได้

     ทั่วผนัง, เพดาน, และภายในท่อโลหะที่หุ้มปกป้องสายไฟ ล้วนเต็มไปด้วยเชื้อราที่เจริญเติบโตอย่างเต็มที่ ภายในบริเวณที่เคยคิดกันว่ามีสภาพที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตมากที่สุด

     ส่วนทุ่งหญ้าและผืนป่าด้านนอกของโรงไฟฟ้านั้น สิ่งมีชีวิตบางชนิดอย่างหมูป่าและหมาป่าในธรรมชาติ กลับเพิ่มจำนวนประชากรขึ้นอีกครั้ง หลังจากไม่มีมนุษย์ย่างกรายเข้ามาในสถานที่แห่งนี้นานหลายสิบปี แต่ถึงกระนั้น ยังคงมีจุดอันตรายบางจุดที่พบกัมมันตภาพรังสีในระดับสูงมาก ซึ่งแผ่ออกมาจากวัสดุต่าง ๆ ที่ถูกเหวี่ยงกระเด็นออกมาจากเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์ในตอนที่มันระเบิดขึ้น

     คราบเชื้อราสีดำที่แผ่กว้างไปทั่วนั้น ก่อตัวขึ้นจากเชื้อราสองสามสายพันธุ์ที่อาศัยอยู่ร่วมกัน พวกมันมีพฤติกรรมที่แปลกประหลาดอย่างยิ่ง โดยดูเหมือนว่าเชื้อราเหล่านี้จะไม่ได้เข้ามาเติบโตภายในซากของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ เพียงเพราะไม่มีคนคอยดูแลทำความสะอาดเท่านั้น

     ผลการศึกษาวิจัยของดร.ซดาโนวา ซึ่งตรวจสอบเนื้อดินในเขตพื้นที่โดยรอบของเชอร์โนบิลกลับพบว่า แท้จริงแล้วเชื้อราเหล่านี้เจริญเติบโตมาจากรอบนอก แล้วค่อย ๆ แผ่ขยายตัวคืบคลานเข้าหาอนุภาคกัมมันตรังสีที่กระจายอยู่ทั่วบริเวณ จนในที่สุดก็แผ่เข้าไปถึงศูนย์กลางของการระเบิด ภายในอาคารที่บรรจุเตาปฏิกรณ์นิวเคลียร์นั่นเอง

     หลังจากที่ได้ติดตามศึกษาทิศทางการเจริญเติบโตของเชื้อราสีดำหลายครั้ง ผลวิจัยของดร.ซดาโนวาได้ปฏิวัติความเชื่อดั้งเดิม เกี่ยวกับผลกระทบของกัมมันตภาพรังสีต่อสรรพชีวิตบนโลก ซ้ำยังให้ความหวังต่อการทำความสะอาดสถานที่ปนเปื้อนกัมมันตภาพรังสี และยังอาจนำไปประยุกต์ใช้เพื่อหาทางป้องกันมนุษย์อวกาศจากรังสีคอสมิกที่เป็นอันตราย เมื่อพวกเขาต้องออกเดินทางท่องไปในห้วงอวกาศลึกอีกด้วย

     เมื่อ 11 ปีก่อน ในตอนที่ทีมของดร.ซดาโนวายังไม่ได้เข้าไปสำรวจซากปรักหักพังของเชอร์โนบิล การทดสอบความปลอดภัยของเตาปฏิกรณ์หมายเลข 4 ที่มีขึ้นเป็นประจำ ได้กลับกลายเป็นอุบัติภัยทางนิวเคลียร์ครั้งร้ายแรงที่สุดของโลก ข้อผิดพลาดหลายอย่างที่เกิดจากการออกแบบและการควบคุมเตาปฏิกรณ์ ทำให้เกิดการระเบิดครั้งใหญ่ในช่วงเช้ามืดของวันที่ 26 เม.ย. ปี 1986

     ผลที่ตามมาก็คือ การปะทุปลดปล่อยไอโอดีนกัมมันตรังสีปริมาณมหาศาลในครั้งเดียวจากใจกลางเตาปฏิกรณ์ ทำให้ผู้คนจำนวนไม่น้อยเสียชีวิตทันทีในวันแรก ๆ และยังส่งผลให้คนจำนวนมากต้องเสียชีวิตลงด้วยโรคมะเร็ง ในช่วงหลายปีหลังจากนั้น

     เพื่อเร่งลดความเสี่ยงต่อการได้รับพิษจากกัมมันตภาพรังสี ซึ่งจะเป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ในระยะยาว ทางการได้ประกาศให้รอบโรงไฟฟ้าเชอร์โนบิลในรัศมี 30 กิโลเมตร เป็นเขตหวงห้าม (exclusion zone) ที่ผู้ใดก็ไม่อาจเหยียบย่างเข้าไปได้ แต่ถึงกระนั้น มาตรการดังกล่าวกลับเปิดทางให้เชื้อราสีดำ แผ่ขยายตัวเข้าครอบครองพื้นที่ดังกล่าวอย่างเงียบ ๆ

     งานวิจัยของดร.ซดาโนวา ค้นพบว่าเส้นใยของเชื้อราสีดำแห่งเชอร์โนบิลนั้น ถูกกัมมันตภาพรังสีที่มีประจุไฟฟ้าดึงดูดให้เข้าไปหา (radiotropism) ไม่ต่างจากการเติบโตของพืชหรือไม้เลื้อย ที่มักจะขยายกิ่งก้านสาขาเข้าหาแสงอาทิตย์เสมอ ทว่าอนุภาคของสารกัมมันตรังสีนั้น ทรงพลังเหนือกว่าแสงอาทิตย์หลายเท่า จนสามารถทำลายดีเอ็นเอและโปรตีนในเซลล์ร่างกาย เหมือนกับกระสุนที่เจาะทะลุทะลวงเนื้อคน ความเสียหายที่เกิดขึ้นจะทำให้เกิดการกลายพันธุ์ จนเซลล์ต่าง ๆ และสิ่งมีชีวิตนั้นต้องตายในที่สุด

     นอกจากเชื้อราสีดำที่ชื่นชอบกัมมันตภาพรังสีแล้ว ทีมวิจัยของดร.ซดาโนวา ยังค้นพบเชื้อราธรรมดาอีก 36 ชนิด ที่เป็นญาติห่าง ๆ ของเชื้อราสีดำดังกล่าว พากันเจริญเติบโตอยู่โดยรอบโรงไฟฟ้าเชอร์โนบิลด้วย

     ในอีก 20 ปีต่อมา งานวิจัยชิ้นบุกเบิกของเธอได้ส่งผลกระทบสำคัญที่แผ่ขยายออกไปถึงนอกประเทศยูเครน เนื่องจากสามารถบ่งชี้ถึงการมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตแบบใหม่บนโลก ซึ่งดำรงชีวิตอยู่ได้ด้วยกัมมันตภาพรังสีแทนที่จะเป็นแสงอาทิตย์ ผลวิจัยของเธอยังก่อกำเนิดแรงบันดาลใจให้กับนักวิทยาศาสตร์ขององค์การนาซา ในการหาหนทางใช้ประโยชน์จากเชื้อราพิเศษชนิดนี้ โดยคาดว่าจะนำไปทำเป็นเกราะห่อหุ้มนักบินอวกาศ เพื่อป้องกันไม่ให้ได้รับอันตรายจากรังสีคอสมิกในระยะยาว

เชื้อราหลายชนิดที่พบในเขตหวงห้ามของเชอร์โนบิล มีสีดำคล้ำเข้มเพราะผนังเซลล์ของมันเต็มไปด้วย "เมลานิน" (melanin) ซึ่งก็คือเม็ดสีที่ทำให้คนเรามีสีผิวและสีผมแตกต่างกัน โมเลกุลของเมลานินพบได้ในสิ่งมีชีวิตจำนวนมาก ทั้งยังมีสีอ่อนแก่ได้ต่างกัน ตั้งแต่สีดำเข้มไปจนถึงสีน้ำตาลแดง

คนผิวคล้ำหรือผิวดำที่มีเมลานินอยู่มาก ผิวของพวกเขาจะมีเม็ดสีที่เป็นเกราะป้องกันรังสีอัลตราไวโอเล็ตหรือยูวี (UV) อยู่มากกว่าคนผิวขาว ส่วนเชื้อราสีดำที่ชอบกินกัมมันตภาพรังสีนั้น ดร.ซดาโนวาตั้งข้อสันนิษฐานว่า พวกมันอาจใช้เมลานินที่มีอยู่มากในตัว เป็นเกราะป้องกันอันตรายจากกัมมันตภาพรังสีที่มีประจุไฟฟ้าด้วย

ไม่ใช่แค่เชื้อราที่ใช้ประโยชน์จากการปกป้องของเมลานิน เพื่อเอาชีวิตให้รอดจากภาวะสุดขั้วในเขตอันตราย กบสีดำหรือสีคล้ำที่เซลล์ผิวของมันมีความเข้มข้นของเมลานินในระดับสูง สามารถจะดำรงชีวิตและสืบพันธุ์ในบริเวณโดยรอบโรงไฟฟ้าเชอร์โนบิลได้ดีกว่า จนปัจจุบันประชากรกบส่วนใหญ่ในแถบนั้น ได้กลายเป็นกบผิวสีดำคล้ำไปทั้งหมดแล้ว

อย่างไรก็ตาม เมลานินไม่ได้ปกป้องผิวด้วยกลไกแบบเดียวกับเกราะกันกระสุนของทหาร ซึ่งใช้พื้นผิวที่เรียบแข็งสะท้อนลูกกระสุนให้แฉลบออกไป ในทางตรงกันข้าม อนุภาคกัมมันตรังสีและยูวีจะถูกโครงสร้างที่ไม่เป็นระเบียบของเมลานินดูดกลืน จนพลังงานของรังสีอันตรายเกิดการกระจายตัวออกห่างจากสิ่งมีชีวิต นอกจากนี้เมลานินยังเป็นสารต้านอนุมูลอิสระ ซึ่งช่วยทำให้อนุภาคมีประจุไฟฟ้าในร่างกายของสิ่งมีชีวิต ซึ่งมักเกิดจากการได้รับกัมมันตภาพรังสี กลับคืนสู่สถานะปกติที่ไม่เป็นอันตรายต่อสุขภาพด้วย

เมื่อปี 2007 ดร.เอคาเทอรีนา ดาดาโชวา นักวิทยาศาสตร์นิวเคลียร์จากวิทยาลัยแพทยศาสตร์อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ที่นครนิวยอร์กของสหรัฐฯ ค้นพบว่าเชื้อราสีดำที่ดร.ซดาโนวาเคยทำการศึกษา ไม่เพียงแต่จะเติบโตในทิศทางที่เข้าหาแหล่งกัมมันตภาพรังสีเท่านั้น ยังเจริญเติบโตได้ดีขึ้นในภาวะที่มีกัมมันตภาพรังสีเข้มข้นขึ้นอีกด้วย โดยพบว่าเชื้อราสีดำแบบเดียวกับที่พบในโรงไฟฟ้าเชอร์โนบิล จะโตเร็วขึ้นถึง 10% ในสภาพแวดล้อมที่มีไอโซโทปกัมมันตรังสีของธาตุซีเซียม (Cs) ปะปนอยู่ด้วย

ดร.ดาดาโชวา ให้คำอธิบายต่อปรากฏการณ์นี้ว่า เชื้อราสีดำที่ได้รับกัมมันตภาพรังสี อาจใช้พลังงานจากการแผ่รังสีของธาตุซีเซียมดังกล่าวเพื่อสนับสนุนระบบเผาผลาญ (เมตาบอลิซึม) ซึ่งก็คือการใช้พลังงานจากกัมมันตภาพรังสีในการเจริญเติบโตนั่นเอง

ผลการค้นพบของดร.ดาดาโชวา สอดคล้องกับข้อสันนิษฐานของดร.ซดาโนวา ที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ว่า เชื้อราสีดำใช้ประโยชน์จากพลังงานของกัมมันตภาพรังสีในการดำรงชีวิต แต่สิ่งที่ดร.ดาดาโชวาค้นพบได้พิสูจน์ว่า เชื้อราสีดำไม่ได้แผ่ขยายเส้นใยเข้าหากัมมันตภาพรังสีเพียงเพื่อจะหาความอบอุ่น หรือต้องการผลของปฏิกิริยาบางอย่างระหว่างกัมมันตภาพรังสีกับสิ่งแวดล้อม ทว่าใช้พลังงานของกัมมันตภาพรังสีในการผลิตอาหารโดยตรง

ดร.ดาดาโชวาเรียกกระบวนการนี้ว่า "การสังเคราะห์ด้วยกัมมันตภาพรังสี" (radiosynthesis) โดยเชื้อราสีดำใช้เมลานินเป็นสารสำคัญที่ช่วยขับเคลื่อนกระบวนการนี้ ไม่ต่างไปจากพืชที่ใช้คลอโรฟิลล์ทำการสังเคราะห์ด้วยแสง "พลังงานที่ได้จากกัมมันตภาพรังสีที่มีประจุไฟฟ้า สูงกว่าพลังงานจากแสงสีขาวหรือแสงอาทิตย์ถึงหนึ่งล้านเท่า ดังนั้นเชื้อราสีดำจึงต้องการตัวแปลงพลังงาน (transducer) ที่ทรงประสิทธิภาพสูงกว่าคลอโรฟิลล์ในพืช ซึ่งเราเห็นว่าเมลานินสามารถทำหน้าที่นี้ได้ดีกว่า โดยแปลงพลังงานระดับสูงยิ่งยวด ให้กลายมาเป็นพลังงานในระดับที่เชื้อราใช้งานได้" ดร.ดาดาโชวากล่าว

อย่างไรก็ตาม "การสังเคราะห์ด้วยกัมมันตภาพรังสี" ยังคงเป็นเพียงสมมติฐานที่ยังไม่ได้รับการพิสูจน์ เมื่อใดที่นักวิทยาศาสตร์สามารถทำซ้ำกระบวนการดังกล่าวได้อีกครั้ง เมื่อนั้นก็จะพิสูจน์ได้ว่า กลไกทางพลังงานระหว่างเมลานินและกัมมันตภาพรังสีมีอยู่จริง นอกจากนี้นักวิทยาศาสตร์ยังต้องค้นหาตัวรับ (receptor) ในโครงสร้างอันซับซ้อนของเมลานินให้ได้ด้วย เพื่อที่จะบ่งชี้ตัวการซึ่งสามารถเปลี่ยนกัมมันตภาพรังสีให้เป็นพลังงาน เพื่อใช้ในการเจริญเติบโตของเชื้อราสีดำได้

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ดร.ดาดาโชวาและคณะ เริ่มค้นพบเส้นทางของกระบวนการทางเคมี (pathway) และโปรตีนบางชนิด ซึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้กัมมันตภาพรังสีเป็นพลังงานของเชื้อราสีดำแล้ว อย่างไรก็ตาม ใช่ว่าเชื้อราสีคล้ำทุกชนิดที่มีเมลานินในระดับสูง จะชื่นชอบกัมมันตภาพรังสีและเติบโตได้ดีในภาวะที่เป็นอันตรายดังกล่าว โดยผลการศึกษาของดร.ซดาโนวาในปี 2006 พบว่ามีเชื้อราสีดำคล้ำที่เชอร์โนบิลเพียง 9 ชนิด จากที่สำรวจพบทั้งหมด 47 ชนิด ซึ่งแสดงพฤติกรรมแผ่ขยายเส้นใยเข้าหาซีเซียม-137 ที่เป็นธาตุกัมมันตรังสี

ต่อมาในปี 2022 ทีมนักวิจัยจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติแซนเดีย ซึ่งตั้งอยู่ในรัฐนิวเม็กซิโกของสหรัฐฯ ทำการทดลองให้เชื้อราสองชนิดทั้งที่มีเมลานินสูงและแทบไม่มีเมลานิน ได้รับการฉายแสงยูวีและได้รับกัมมันตภาพรังสีจากซีเซียม-137 ซึ่งผลปรากฏว่าไม่พบความแตกต่างในอัตราการเจริญเติบโตแต่อย่างใด

อย่างไรก็ตามในปีเดียวกัน นาซาได้เผยผลการทดลองส่งเชื้อราสีดำสายพันธุ์ "คลาโดสปอเรียม สเฟียโรสเปอร์มัม" (Cladosporium sphaerospermum) ซึ่งเป็นสายพันธุ์เดียวกับที่ดร.ซดาโนวาพบที่เชอร์โนบิลไปยังห้วงอวกาศ โดยถูกเพาะเลี้ยงอยู่ที่สถานีอวกาศนานาชาติมาตั้งแต่ปี 2018 ซึ่งผลปรากฏว่ามันสามารถเติบโตได้ดีเป็นพิเศษท่ามกลางรังสีคอสมิกที่เป็นอันตรายอย่างยิ่ง

เรื่องราวโดย อเล็กซ์ ไรลีย์ - บีบีซี ฟิวเจอร์

ติดตามอ่านต่อได้ที่ BBC New