Der schwarze Pilz von Chernobyl und das Rätsel der Radiosynthese

Die Sperrzone von Chernobyl ist für Menschen zwar unzugänglich, doch nicht jede Lebensform empfindet die dortigen Bedingungen als lebensfeindlich.

Fast 40 Jahre nachdem Reaktorblock vier des Kernkraftwerks Chernobyl explodierte, haben sich andere Lebensformen angesiedelt, überlebt, angepasst und scheinen sogar zu gedeihen.

Ein Grund dafür dürfte natürlich das Ausbleiben menschlicher Aktivitäten sein.

Zumindest für einen Organismus könnte die ionisierende Strahlung, die in den Gebäuden rund um den Reaktor weiterhin vorhanden ist, jedoch sogar einen Vorteil darstellen.

An den Innenwänden eines der radioaktivsten Gebäude der Erde entdeckten Forschende einen ungewöhnlichen schwarzen Pilz, der dort offenbar bestens zurechtkommt.

Dabei handelt es sich um Cladosporium sphaerospermum. Einige Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vermuten, dass sein dunkles Pigment Melanin ihm ermöglichen könnte, ionisierende Strahlung ähnlich zu nutzen, wie Pflanzen Licht für die Photosynthese verwerten. Dieser mutmaßliche Vorgang wird sogar als Radiosynthese bezeichnet.

Unser Video unten fasst diesen seltsamen Pilz und seine ungewöhnliche Fähigkeit zusammen:

Cladosporium sphaerospermum in der Sperrzone von Chernobyl

An C. sphaerospermum gibt es allerdings noch einen besonders verblüffenden Aspekt.

Zwar konnten Forschende zeigen, dass der Pilz in Gegenwart ionisierender Strahlung gedeiht, doch wie und weshalb dies geschieht, ließ sich bislang nicht eindeutig klären. Die Radiosynthese bleibt eine schwer nachweisbare Hypothese.

Das Rätsel nahm Ende der 1990er-Jahre seinen Anfang. Ein Team um die Mikrobiologin Nelli Zhdanova von der Ukrainischen Akademie der Wissenschaften untersuchte die Sperrzone von Chernobyl im Feld, um festzustellen, ob und welche Lebensformen im Schutzbau um den zerstörten Reaktor existierten.

Zu ihrer Überraschung fanden sie dort eine vollständige Pilzgemeinschaft und dokumentierten bemerkenswerte 37 Arten. Auffällig war, dass diese Organismen meist dunkelbraun bis schwarz gefärbt und reich an Melanin waren.

In den Proben überwog C. sphaerospermum; zugleich wies diese Art einige der höchsten radioaktiven Belastungen auf.

So erstaunlich dieser Fund bereits war, machten die folgenden Ergebnisse ihn noch rätselhafter.

Die Radiopharmakologin Ekaterina Dadachova und der Immunologe Arturo Casadevall, die beide am Albert Einstein College of Medicine in den USA tätig sind, leiteten ein Forschungsteam. Es stellte fest, dass ionisierende Strahlung C. sphaerospermum nicht so schädigt, wie sie es bei anderen Organismen tun würde.

Ionisierende Strahlung umfasst Teilchenemissionen mit genügend Energie, um Elektronen aus Atomen herauszuschlagen und diese dadurch in ihre ionische Form zu überführen.

Auf dem Papier klingt das recht harmlos, in der Praxis kann Ionisierung jedoch Moleküle aufspalten, biochemische Reaktionen beeinträchtigen und sogar DNA zerreißen. Für Menschen ist nichts davon angenehm, obwohl sich dieser Effekt zur Zerstörung von Krebszellen nutzen lässt, die besonders empfindlich darauf reagieren.

C. sphaerospermum erwies sich dagegen als auffallend widerstandsfähig und wuchs unter ionisierender Strahlung sogar besser. Weitere Versuche zeigten zudem, dass ionisierende Strahlung das Verhalten des pilzlichen Melanins verändert – eine interessante Beobachtung, die weitere Untersuchungen nahelegte.

Radiosynthese und die Rolle von Melanin

In einer 2008 veröffentlichten Folgestudie schlugen Dadachova und Casadevall erstmals einen biologischen Prozess vor, der der Photosynthese ähnelt.

Der Pilz und verwandte Arten schienen ionisierende Strahlung aufzunehmen und in Energie umzuwandeln, wobei Melanin eine Funktion übernehmen könnte, die jener des lichtabsorbierenden Pigments Chlorophyll ähnelt.

Gleichzeitig wirkt das Melanin offenbar als Schutzschild gegen die schädlicheren Folgen dieser Strahlung.

Diese Annahme wird offenbar durch die Ergebnisse einer Studie aus dem Jahr 2022 gestützt. Darin beschrieben Forschende, wie sie C. sphaerospermum ins All brachten und außen an der ISS befestigten, wo der Pilz der vollen kosmischen Strahlung ausgesetzt war.

Sensoren unter der Petrischale zeigten dort, dass durch die Pilzschicht weniger Strahlung drang als durch eine Kontrollprobe, die nur Agar enthielt.

Ziel dieser Arbeit war nicht, die Radiosynthese nachzuweisen oder zu erforschen, sondern das Potenzial des Pilzes als Strahlungsschutz für Weltraummissionen zu untersuchen – eine spannende Idee.

Doch auch nach dieser Studie ist weiterhin unklar, was der Pilz tatsächlich tut.

Bislang gelang es Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern nicht, eine von ionisierender Strahlung abhängige Kohlenstofffixierung, einen metabolischen Gewinn durch ionisierende Strahlung oder einen klar definierten Weg zur Energiegewinnung nachzuweisen.

„Die tatsächliche Radiosynthese muss jedoch erst noch gezeigt werden, ganz zu schweigen von der Reduktion von Kohlenstoffverbindungen zu Formen mit höherem Energiegehalt oder der durch ionisierende Strahlung angetriebenen Fixierung von anorganischem Kohlenstoff“, schrieb ein Team unter Leitung des Stanford-Ingenieurs Nils Averesch.

Andere melaninhaltige Pilze unter Strahlung

Die Vorstellung einer Radiosynthese ist faszinierend – fast wie aus einem Science-Fiction-Werk. Vielleicht ist es aber noch faszinierender, dass dieser sonderbare Pilz offenbar etwas Unverstandenes tut, um eine für Menschen so gefährliche Einwirkung zu entschärfen.

Er ist damit nicht allein. Die schwarze Hefe Wangiella dermatitidis zeigt unter ionisierender Strahlung ein verstärktes Wachstum. Eine weitere Pilzart, Cladosporium cladosporioides, produziert unter Gamma- oder UV-Strahlung zwar mehr Melanin, wächst dadurch jedoch nicht stärker.

Das bei C. sphaerospermum beobachtete Verhalten ist somit nicht bei allen melanisierten Pilzen zu finden.

Deutet dies darauf hin, dass der Pilz sich angepasst hat, um eine intensive Strahlung als Energiequelle zu nutzen, die andere Organismen töten kann? Oder handelt es sich um eine Stressreaktion, die das Überleben unter erschwerten, aber nicht idealen Bedingungen verbessert?

Derzeit lässt sich das nicht entscheiden.

Fest steht lediglich, dass dieser unscheinbare, samtig schwarze Pilz ionisierende Strahlung auf clevere Weise nutzt, um an einem Ort zu überleben und möglicherweise sogar zu wachsen, den Menschen nicht sicher betreten können. Das Leben findet tatsächlich einen Weg.

Anmerkung der Redaktion: Dieser Artikel verwendet die Schreibweise „Chernobyl“, um den historischen Kontext der Katastrophe von 1986 widerzuspiegeln. Damals gehörte die Ukraine zur Sowjetunion, und russische Transliterationen waren weit verbreitet. Die ukrainische Schreibweise lautet „Chornobyl“.

Dieser Artikel wurde von Jess Cockerill auf Fakten geprüft und von Mike McRae redigiert. Wir sind stolz auf unseren Prozess, aber auch wir sind nur Menschen. Falls Ihnen ein Fehler auffällt, teilen Sie ihn uns bitte mit.