Radyotrofik Mantarlar: Çernobil'deki Melanin Araştırmaları

"Radyotrofik mantar" ifadesi, radyasyonu bir enerji kaynağı gibi kullandığı öne sürülen melaninli mantarlar için kullanılıyor. Terimin arkasında Çernobil reaktörü çevresinden toplanan suşlarla yapılan deneyler ve melanin kimyası üzerine laboratuvar çalışmaları var. Literatürde iyonlaştırıcı radyasyonun melaninli mantar türlerinde büyümeyi artırdığına dair veriler bulunduğu, bunun melaninin klorofil gibi enerji toplayan pigmentlere benzer bir işlevi olabileceği ihtimalini gündeme getirdiği belirtilmiştir (Dadachova ve ark., 2008). Aşağıda bu iddianın hangi deneylere dayandığı, hangi noktalarda sınırlı kaldığı ve konunun nereye evrildiği var.

Çernobil suşları ve yönlü büyüme

Çernobil santralı çevresinden 15 yıl boyunca 98 cinse ait 200 türden yaklaşık 2000 mantar suşu izole edilmiştir (Zhdanova ve ark., 2004). Aynı çalışmada bu mikromantarların birçoğunun reaktörden gelen karbon temelli radyoaktif parçacıkların içine büyüyüp onları ayrıştırabildiği aktarılır ve bazı mantarların büyümesini radyoaktivite kaynağına doğru yönlendirdiği yolundaki gözlemler tartışılır (Zhdanova ve ark., 2004). Yazarlar karbonun bir besin kaynağı olarak devreye girmesini dışlayan bir deney düzeni kurmuş; sporları ve çimlenen hifleri yönlü radyasyon kaynaklarına açtıklarında hem beta hem gama radyasyonunun hiflerin kaynağa doğru yönlü büyümesini desteklediğini bulmuşlardır (Zhdanova ve ark., 2004).

Radyoaktif parçacıklarla etkileşim ayrı bir çalışmada da ölçülmüştür. Çernobil salımından ve nükleer deneme sahalarından gelen sıcak parçacıklarla laboratuvarda çalışıldığında mantar türlerinin çoğu parçacığa doğru büyüme, onu sarma ve uzun temastan sonra çözme eğilimi göstermiştir (Zhdanova ve ark., 2003). Aynı çalışmada radyonüklit birikimi bozulmamış parçacıklarda genellikle sezyum-137'den çok evropiyum-152 için yüksek çıkmıştır (Zhdanova ve ark., 2003). Hifin uçtan büyüme mekanizması hifa nedir yazısında anlatılıyor.

Geçmişteki maruziyetin yanıtı değiştirdiği de ölçülmüştür. Farklı fon radyasyonu düzeylerine sahip alanlardan izole edilen mikromantarların konidiyosporları toplanmış ışın demetlerine açıldığında, düşük fonlu alanlardan gelen türlerde çimlenme baskılanmış ya da değişmemiştir (Tugay ve ark., 2006). Aynı çalışmada yüksek radyasyonlu alanlardan gelen izolatlarda çimlenme karışık radyasyonda yüzde 69, gama radyasyonunda yüzde 46 oranında uyarılmış ve uyarılma, önceki maruziyet arttıkça belirginleşmiştir (Tugay ve ark., 2006).

Melanin ne yapıyor

Mekanizma tartışması melanin pigmentinin elektronik davranışı üzerine kurulu. İyonlaştırıcı ışınlamanın melaninin elektron spin rezonans sinyalini değiştirdiği, ışınlanmış melaninin NADH'ı indirgeme kapasitesinin ışınlanmamışa göre dört kat arttığı bulunmuştur (Dadachova ve ark., 2007). Aynı çalışmada fon düzeyinin yaklaşık 500 katı radyasyona açılan melaninli Wangiella dermatitidis ve Cryptococcus neoformans hücreleri, ışınlanmamış melaninli hücrelere ve ışınlanmış albino mutantlara göre daha hızlı büyümüş; koloni sayısı, kuru ağırlık ve işaretli asetat alımı bu sonucu desteklemiştir (Dadachova ve ark., 2007). Yazarlar melaninin enerji yakalanması ve kullanımındaki olası rolünün sorulmaya değer olduğunu belirtir (Dadachova ve ark., 2007). Mantar melaninlerinin kimyası ve pigmentin başka bağlamlardaki yeri melanin ve mantarlar yazısında ele alınıyor.

Enerji tarafındaki ölçümler daha karışık bir tablo çiziyor. Görünür ışık, morötesi ve gama radyasyonunun maya hücrelerindeki ATP düzeyine etkisinin ölçüldüğü çalışmada üç radyasyon biçimi de melaninli C. neoformans hücrelerinde ATP düzeyini düşürmüştür (Bryan ve ark., 2011). Aynı çalışmada melaninsiz hücrelerde görünür ışık ATP düzeyini artırmış, gama radyasyonu değişiklik yapmamış, morötesi ise melaninli hücrelerdekinden çok daha az bir azalmaya yol açmıştır (Bryan ve ark., 2011).

Etki hangi doz hızında görülüyor

"Radyasyon büyümeyi artırır" cümlesi doz hızından bağımsız değil. C. neoformans verileriyle kurulan matematiksel modelde, radyasyon kaynaklı çoğalma artışının 0,002 mGy/saatin altındaki doz hızlarıyla tetiklenen ve sonra açık kalan bir aç-kapa davranışı gösterdiği bulunmuştur (Shuryak ve ark., 2014). Aynı modelde 5000 mGy/saatin üzerinde doz hızına bağlı bir büyüme baskılanması belirmiş ve yazarlar artışta hem melanine bağlı hem de melaninden bağımsız mekanizmaların rol aldığı sonucuna varmıştır (Shuryak ve ark., 2014).

Düşük doz hızında uzun süreli X ışını verilen iki mantarla yapılan çalışmada ise melaninli hücreler melaninsizlere göre daha iyi hayatta kalmıştır (Pacelli ve ark., 2018). Aynı çalışmada hücre içi enerji süreçlerini ölçen testte melaninsiz hücrelerde etkinlik artışı kaydedilmiş, melaninli hücrelerde kaydedilmemiştir; yazarlar bunu melaninsiz hücrelerin ışınlama sonrası yoğun onarım süreçlerine girmesiyle açıklar (Pacelli ve ark., 2018).

Radyasyona uyarlanmış suşlarla yapılan bir çalışma, yanıtın radyasyon tipine göre de değiştiğini göstermiştir: melaninli W. dermatitidis suşunda gama radyasyonu koloni büyümesini artırırken beta parçacıkları büyümeyi baskılamıştır (Malo ve ark., 2020). Aynı çalışmada önceden ışınlanmış melaninli suş, ortamdaki alfa parçacıklarına koloni büyümesiyle yanıt vermiş ve hidrojen peroksitin etkilerine dayanıklı çıkmıştır (Malo ve ark., 2020).

Konunun uzaya uzanan ucu

Melaninli mantarların radyasyonla ilişkisi uzay araştırmalarında da sınanıyor. Uluslararası Uzay İstasyonu'nda Cladosporium sphaerospermum kültürünün yetiştirildiği deneyde büyüme hızı yer kontrolüne göre 1,21 ± 0,37 kat yüksek çıkmış ve biyokütlenin altında ölçülen radyasyon, büyüme olmayan negatif kontrole göre azalmıştır (Averesch ve ark., 2022). Aynı çalışma bu sonucu uzay radyasyonuna karşı bir radyouyum yanıtının işareti olarak temkinli biçimde yorumlar (Averesch ve ark., 2022). Uzay koşullarında yürütülen mantar çalışmalarının daha geniş dökümü uzayda mantar araştırmaları yazısında; soğuk ve kurak uç ortamlardaki mantarlar ise Antarktika mantarları yazısında.

Terimin sınırları

Bu literatürde ölçülen şey çoğu zaman bir büyüme ya da sağkalım farkıdır: ışınlama altında melaninli hücrelerin çoğalma ölçütleri ışınlanmamış melaninli hücrelerinkini ve ışınlanmış albino mutantlarınkini aşmış (Dadachova ve ark., 2007), uzun süreli düşük doz hızı denemesinde ise melaninli hücreler melaninsizlere göre yüksek sağkalım göstermiştir (Pacelli ve ark., 2018). Melaninin fotosentezdeki gibi tanımlı bir enerji dönüşüm yolağı işlettiği ise gösterilmiş değil. Sonuçlar belirli suşlar, doz hızları, radyasyon tipleri ve laboratuvar düzenleri için geçerli. "Radyotrofi" bu yüzden kanıtlanmış bir beslenme biçiminden çok, açık bir araştırma başlığı olarak okunmalı.

Bilimsel referanslar

Averesch, N.J.H. et al. (2022). Cultivation of the Dematiaceous Fungus Cladosporium sphaerospermum Aboard the International Space Station and Effects of Ionizing Radiation. Front Microbiol, 13, 877625. PMID 35865919. DOI 10.3389/fmicb.2022.877625.

Bryan, R. et al. (2011). The effects of gamma radiation, UV and visible light on ATP levels in yeast cells depend on cellular melanization. Fungal Biol, 115(10), 945-9. PMID 21944206. DOI 10.1016/j.funbio.2011.04.003.

Dadachova, E. et al. (2007). Ionizing radiation changes the electronic properties of melanin and enhances the growth of melanized fungi. PLoS One, 2(5), e457. PMID 17520016. DOI 10.1371/journal.pone.0000457.

Dadachova, E. et al. (2008). Ionizing radiation: how fungi cope, adapt, and exploit with the help of melanin. Curr Opin Microbiol, 11(6), 525-31. PMID 18848901. DOI 10.1016/j.mib.2008.09.013.

Malo, M.E. et al. (2020). Radioadapted Wangiella dermatitidis senses radiation in its environment in a melanin-dependent fashion. Fungal Biol, 124(5), 368-375. PMID 32389299. DOI 10.1016/j.funbio.2019.10.011.

Pacelli, C. et al. (2018). The effect of protracted X-ray exposure on cell survival and metabolic activity of fast and slow growing fungi capable of melanogenesis. Environ Microbiol Rep, 10(3), 255-263. PMID 29473314. DOI 10.1111/1758-2229.12632.

Shuryak, I. et al. (2014). Mathematical modeling predicts enhanced growth of X-ray irradiated pigmented fungi. PLoS One, 9(1), e85561. PMID 24454887. DOI 10.1371/journal.pone.0085561.

Tugay, T. et al. (2006). The influence of ionizing radiation on spore germination and emergent hyphal growth response reactions of microfungi. Mycologia, 98(4), 521-7. PMID 17139845. DOI 10.3852/mycologia.98.4.521.

Zhdanova, N.N. et al. (2003). Accumulation of radionuclides from radioactive substrata by some micromycetes. J Environ Radioact, 67(2), 119-30. PMID 12660044. DOI 10.1016/S0265-931X(02)00164-9.

Zhdanova, N.N. et al. (2004). Ionizing radiation attracts soil fungi. Mycol Res, 108(Pt 9), 1089-96. PMID 15506020. DOI 10.1017/s0953756204000966.

Bu içerik bilgilendirme amaçlıdır, tıbbi tavsiye niteliği taşımaz. Herhangi bir sağlık kararı almadan önce hekiminize danışınız. Fonksiyonel mantarlar ilaç değildir ve hastalıkların tedavisinde kullanılamaz.

Atıf yapılan kaynak: 10  |  Yöntem: Editöryel Politika  |  Referanslar: Bibliyografya