能吃核辐射的黑色生物,正在入侵最强无人禁区

2007年，一群来自美国阿尔伯特·爱因斯坦医学院的科学家在发表于PLOS ONE的论文中，揭示了更多球孢枝孢菌吸收和转化核辐射的细节。

强大的黑色素

核辐射会释放大量高能粒子，就像子弹击穿皮肉一样，直接破坏掉生物细胞中的蛋白质和DNA。这些射线还能电离细胞中的水分子，产生大量的氧化自由基，间接破坏或杀死细胞。当暴露剂量过大时，大量细胞可能会直接死亡，引发器官衰竭等现象。长期慢性的暴露则会导致全身多个系统出现功能衰退和引发癌症等。

照射阳光时，我们接触到的是中长波紫外线，它们的能量在约4 eV左右。如果时间很长，我们通常会晒黑，而这是由于皮肤产生了黑色素来对抗紫外线。相比之下，核辐射的能量可以达到数百到数十万电子伏特。令人意外的是，在研究球孢枝孢菌时，研究人员发现它对抗核辐射的方式，竟然和人体对抗紫外线的方式类似——都是利用黑色素。

在PLOS ONE的论文中，研究人员分析了包括球孢枝孢菌在内的多种抗辐射真菌，核辐射的存在会让这些真菌的生长速度加快，生物质量增加。即便是营养匮乏的情况下，球孢枝孢菌也能利用核辐射生长。除此之外，相比于其他的真菌，球孢枝孢菌可以产生丰富且结构多样的黑色素。

球孢枝孢菌等真菌的细胞周围有一圈黑色素图片来源PLOS ONE论文

黑色素主要分为两大类，分别是真黑色素和褐黑色素。真黑色素是一种深棕色至黑色的色素，而褐黑素是一种红棕色色素，它们会构成一些通过共价键连接、富含电子和芳香族结构单元的聚合物。

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类似于人体皮肤中的黑色素对紫外线的作用，这些黑色素可以吸收高能射线的能量，将其转化为分子中化学键的振动——也就热能。另外，它们还会散射掉核辐射，与真黑色素（287个电子）相比，褐黑素低聚物中有多达388 个电子数。高能的γ射线进入时，会因为这些电子的作用不断转向，并失去能量，这可以避免引发有害的化学反应。

与此同时，黑色素也是一种强效抗氧化剂，黑色素聚合物可以迅速提供电子，中和掉有害的活性氧。还有一些研究发现，黑素体会聚集形成 “黑素帽”，聚集在细胞核的周围，保护DNA免受损伤。

抗辐射的起源

Ekaterina Dadachova正是这项研究的第一作者。在接受BBC的采访时，她表示与未接受辐射培养的同类真菌相比，在放射性铯下培养的真菌的生长速度提高了10%。受辐射的真菌似乎还会利用辐射能量，来促进自身的新陈代谢。

Zhdanova此前的研究也曾发现，这些真菌会通过两种方式来处理放射性粒子，一是通过过度生长降解，二是通过代谢产物间接降解。

“电离辐射的能量大约是光合作用利用的白光能量的100万倍，”Dadachova表示，“所以需要一种非常强大的能量转换器。我们认为黑色素就具备这种能力——将电离辐射转化为可利用的能量。”然而，即便已有这些实验研究，生物利用核辐射的能量仍然是一种理论，需要揭开黑色素与生物代谢之间的确切机制才能确认。