Các nhà khoa học đã tìm thấy nhiều dạng sống khác nhau trong một mỏ uranium bị bỏ hoang và ngập nước ở Đức, tạo nên một hệ sinh thái “ngoài hành tinh”. Các màng sinh học giống như nhũ đá hay các luồng axit chảy trong môi trường ngầm này chứa một loạt các vi sinh vật tạo thành một quần thể ấn tượng. Sự sống tương tự cũng được tìm thấy trong các môi trường phóng xạ khác, bao gồm cả trên các bức tường của lò phản ứng hạt nhân số 4 bị phá hủy tại Chernobyl.
Vào những năm 1960, một “túi” chứa uranium ẩn trong núi đã được chuyển đổi thành mỏ khai thác (mỏ Königstein) và được sử dụng làm nhiên liệu cho phản ứng phân hạch hạt nhân. Mỏ uranium này đạt tới sản lượng hơn 1.000 tấn mỗi năm. Nhưng đến năm 1990, sản lượng của mỏ Königstein đã giảm và phần lớn mỏ đã bị ngập nước do hoạt động khắc phục làm sạch các hóa chất có tính axit được sử dụng để giải phóng uranium khỏi quặng, cũng như để ngăn bất kỳ “dòng chảy” phóng xạ nào phát tán ra môi trường. Sau đó, các dạng sống kỳ lạ bắt đầu di chuyển vào mỏ, kích thích sự tò mò của các nhà khoa học.
Những gì họ tìm thấy hoàn toàn xa lạ với hầu hết sự hiểu biết của con người tại thời điểm đó. Trong môi trường ẩm ướt, tối tăm, có tính axit và chứa đầy uranium, vi khuẩn đã chiếm lấy các màng sinh học. Những “dải” axit màu cam trông giống như những con giun dài, mỏng lắc lư trong các kênh thoát nước. Cộng đồng chất nhờn giống như nhũ đá màu nâu và trắng rỉ ra từ trần mỏ, tạo ra các bức tường đang tan chảy. Nhiều loại vi khuẩn được tìm thấy trong bùn không chỉ bao gồm vi khuẩn đơn bào mà còn có cả sinh vật nhân chuẩn đa bào. Các nhà nghiên cứu từ các trường đại học gần đó ở Dresden đã phát hiện ra các loài amip biến đổi hình dạng, Heterolobosea giống như mực, stramenopile giống như thân cây, nhiều chân, nhiều lông và nấm bò. Luân trùng Bdelloid rộng 50 micromet và dài 200 micromet là những vi sinh vật lớn nhất được nhìn thấy.
Bộ sưu tập đa dạng của các sinh vật vi mô đã hình thành hệ sinh thái riêng của nó trong lòng đất thiếu ánh sáng. Ở nơi này có tính axit như soda hoặc nước ép bưởi, các vi khuẩn ưa axit lấy năng lượng từ việc khử sắt và lưu huỳnh, tạo thành các nhũ đá nhầy nhụa khi chúng sinh sôi. Các sinh vật nhân chuẩn nhỏ như trùng roi sau đó ăn các vi khuẩn này, sau đó bị các động vật có lông lớn hơn ăn. Amip và nấm theo sau, tiêu thụ các vi sinh vật nhỏ hơn hoặc phân hủy xác chết của chúng. Các loài luân trùng lớn hơn nhiều là loài ăn đỉnh, tiêu thụ cả mảnh vụn hữu cơ và săn mồi là động vật nguyên sinh.
Sự phong phú của sinh vật nhân chuẩn và chuỗi thức ăn phát triển cao đã làm các nhà nghiên cứu kinh ngạc. Sinh vật nhân chuẩn xâm chiếm nhiều hơn các môi trường sống khắc nghiệt và không chỉ hiện diện mà còn có thể đóng vai trò đáng kể trong chu trình cacbon trong nước axit. Mỏ uranium Königstein không phải là môi trường phóng xạ khắc nghiệt duy nhất nơi sự sống vi mô tiên tiến hơn phát triển mạnh mẽ. Năm 1991, các nhà khoa học đã phát hiện ra nấm đen mọc trên các bức tường của lò phản ứng hạt nhân số 4 bị phá hủy tại Chernobyl. Phân tích sau đó về những loại nấm này cho thấy chúng có khả năng hấp thụ bức xạ và chuyển đổi nó thành năng lượng hóa học để phát triển.
Trong môi trường kỳ lạ bên trong Nhà máy điện hạt nhân Chernobyl bị bỏ hoang, các nhà nghiên cứu điều khiển robot từ xa đã phát hiện ra những loại nấm đen tuyền mọc trên các bức tường của lò phản ứng hạt nhân số 4 đã bị phá hủy và thậm chí còn phân hủy than chì phóng xạ từ chính lõi lò. Hơn nữa, những loại nấm này dường như đang phát triển về phía các nguồn bức xạ, như thể các vi khuẩn bị thu hút bởi chúng. Hơn một thập kỷ sau, Giáo sư Ekaterina Dadachova của Đại học Saskatchewan (lúc đó là Cao đẳng Y khoa Albert Einstein ở New York) và các đồng nghiệp của bà đã thu thập được một số loại nấm và phát hiện ra rằng chúng phát triển nhanh hơn khi có bức xạ so với các loại nấm khác.
Ba loài được thử nghiệm, Cladosporium sphaerospermum, Cryptococcus neoformans và Wangiella dermatitidis, đều có một lượng lớn sắc tố melanin, được tìm thấy trên da của con người. Những người có tông màu da sẫm hơn có nhiều sắc tố này hơn. Melanin được biết đến với khả năng hấp thụ ánh sáng và tiêu tán bức xạ cực tím, nhưng ở nấm, nó dường như cũng hấp thụ bức xạ ion hóa và chuyển hóa thành năng lượng hóa học để phát triển, có lẽ theo cách tương tự như cách thực vật sử dụng sắc tố diệp lục màu xanh lá cây để thu được năng lượng từ quá trình quang hợp.
Ảnh chụp vi mô này mô tả Cryptococcus neoformans sử dụng chế phẩm nhuộm mực
Để tìm hiểu thêm về nấm ưa bức xạ của Chernobyl, các nhà nghiên cứu của Phòng thí nghiệm Động cơ Phản lực đã gửi tám loài nấm thu thập được từ khu vực này đến Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) vào năm 2016, nhằm quan sát phản ứng của các sinh vật. Môi trường ISS khiến động thực vật có thể tiếp xúc với bức xạ nhiều hơn từ 40 đến 80 lần so với Trái đất. Các nhà nghiên cứu đằng sau nỗ lực này hy vọng rằng nấm sẽ tạo ra các phân tử có thể được điều chế thành thuốc để cung cấp cho các phi hành gia nhằm bảo vệ họ khỏi bức xạ trong các nhiệm vụ dài hạn. Kết quả của thí nghiệm vẫn chưa được công bố. Trở lại Trái đất, Dadachova lưu ý trong một bài báo năm 2008 rằng nấm ưa bức xạ của Chernobyl gần như chắc chắn không phải là ví dụ đầu tiên về loại nấm này. Một lượng lớn bào tử nấm có độ melan hóa cao đã được tìm thấy trong các trầm tích đầu kỷ Phấn trắng khi nhiều loài động vật và thực vật tuyệt chủng. Giai đoạn này trùng với thời điểm Trái đất vượt qua “điểm không từ tính” dẫn đến mất đi “lá chắn” chống lại bức xạ vũ trụ. Điều này gợi ra một khả năng thú vị, có lẽ có những nơi trong vũ trụ mà các sinh vật chứa melanin phát triển mạnh trong môi trường ngập tràn bức xạ
Từ khóa: uranium; hạt nhân;
– CMD –
