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El moho encontrado en la zona del desastre nuclear de Chernóbil parece alimentarse de la radiación. ¿Podría ser usado para proteger a los viajeros espaciales frente a los rayos cósmicos?
En mayo de 1997, Nelli Zhdanova ingresó en una de las áreas más radiactivas del planeta: las ruinas deshabitadas de la central nuclear de Chernóbil, y descubrió que no estaba completamente sola.
En los techos, las paredes y el interior de los conductos metálicos que cubren los cables eléctricos, el moho negro había crecido en un espacio previamente considerado hostil para cualquier forma de vida.
En los terrenos y bosques circundantes a la central, lobos y jabalíes habían reaparecido debido a la ausencia humana.
Sin embargo, a día de hoy, aún persisten áreas específicas donde los niveles de radiación son elevados por el material expulsado cuando explotó el reactor.
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El moho, compuesto por distintos hongos, parecía realizar algo fuera de lo común. No se había establecido solo por la ausencia de trabajadores en la planta.
Zhdanova ya había detectado en investigaciones previas del suelo alrededor de Chernóbil que los hongos crecían dirigiéndose hacia las partículas radiactivas presentes en la zona.
En esta ocasión, confirmó que habían alcanzado la fuente primaria de radiación: las habitaciones dentro del edificio del reactor destruido.
Cada investigación realizada muy cerca de la radiación dañina por parte de Zhdanova ha transformado nuestra comprensión sobre el impacto de la radiación en la vida terrestre.
Actualmente, su hallazgo abre la puerta a la posibilidad de descontaminar áreas radiactivas e incluso ofrece métodos para proteger a los astronautas durante sus misiones espaciales contra la radiación perjudicial.
Un accidente que marcó una época
Once años antes de la visita de Zhdanova, una prueba de seguridad rutinaria en el reactor número cuatro de la central nuclear de Chernóbil se convirtió rápidamente en el peor accidente nuclear a nivel mundial.
Una serie de fallos en el diseño y en la operación del reactor causaron una explosión masiva en la madrugada del 26 de abril de 1986, liberando una gran cantidad de radionucleidos.
El yodo radiactivo fue uno de los principales responsables de fallecimientos en los días y semanas siguientes, además de causar un aumento en los casos de cáncer posteriormente.
Para minimizar el riesgo de intoxicación radiactiva y las enfermedades a largo plazo, se estableció una zona de exclusión de 30 km, conocida también como la «zona de aislamiento», para mantener a las personas alejadas de los restos más peligrosos del reactor cuatro.
Mientras que los humanos eran alejados, el moho negro que estudió Zhdanova colonizó progresivamente esta área.
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De forma similar a como las plantas buscan la luz del sol, la investigación de Zhdanova demostró que las hifas del moho negro parecían dirigirse hacia la radiación ionizante.
Sin embargo, el «radiotropismo», término acuñado por Zhdanova, representaba una paradoja: la radiación ionizante suele ser mucho más intensa que la luz solar, una oleada de partículas radiactivas que destruye ADN y proteínas como si fueran balas que perforaran carne.
El daño causado puede provocar mutaciones nocivas, aniquilar células e incluso acabar con organismos.
Además de los hongos radiotrópicos, Zhdanova identificó otras 36 especies de hongos comunes, aunque poco relacionadas entre sí, que crecían en el área de Chernóbil.
Durante las siguientes dos décadas, sus investigaciones pioneras sobre los hongos radiotrópicos trascendieron Ucrania y contribuyeron a la comprensión de una posible nueva base vital en la Tierra, una que prospera gracias a la radiación en lugar de la luz solar.
Esta línea de estudio ha llevado a la NASA a contemplar rodear a sus astronautas con paredes de hongos como una opción duradera para el soporte vital.
Melanina
En el núcleo de esta historia está un pigmento común en la vida terrestre: la melanina. Esta molécula, que puede variar entre negro y tonalidades marrón rojizo, es la responsable de los diferentes colores en piel y cabello humanos.
Asimismo, explica por qué las diversas especies de moho que crecían en Chernóbil tenían color negro, ya que sus paredes celulares estaban cargadas de melanina.
Así como la piel más oscura protege a las células de la radiación ultravioleta (UV), Zhdanova supuso que la melanina de estos hongos funcionaba como un escudo contra la radiación ionizante.
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No solo los hongos sacaban provecho de las propiedades protectoras de la melanina.
En los estanques alrededor de Chernóbil, las ranas con mayores niveles de melanina en sus células y, por ende, más oscuras, sobrevivieron y se reprodujeron mejor, lo que condujo a una mayor oscuridad general de la población local.
En un contexto bélico, un escudo desvía una flecha para proteger al soldado, pero la melanina no actúa como una superficie dura o lisa. En cambio, la radiación, ya sea UV o partículas radiactivas, es absorbida por su estructura irregular, y la energía se dispersa en lugar de reflejarse.
Además, la melanina funciona como un antioxidante, transformando los iones reactivos generados por la radiación en la materia biológica y estabilizándolos.
Radiación como fuente de energía
En 2007, Ekaterina Dadachova, científica nuclear del Colegio de Medicina Albert Einstein en Nueva York, profundizó en el trabajo de Zhdanova relacionado con los hongos en Chernóbil, descubriendo que su crecimiento no solo era direccional (radiotrópico), sino que además aumentaba en presencia de radiación.
Se observó que los hongos con melanina, idénticos a los del reactor de Chernóbil, crecían un 10% más rápido bajo la influencia del cesio radiactivo comparados con otros cultivados sin radiación.
El equipo de Dadachova también concluyó que los hongos irradiados con melanina parecían emplear esta energía para potenciar su metabolismo, lo que implica que utilizaban la radiación para crecer.
Fuente de la imagen, Elsevier/ Zhdanova et al. 2000
Zhdanova ya había planteado que estos hongos podrían aprovechar la energía radiactiva, y la investigación de Dadachova parece confirmar esta hipótesis.
No solo se dirigían a la radiación para obtener calor o por alguna reacción aún desconocida, como Zhdanova sugirió en un principio.
Según Dadachova, los hongos consumían activamente la energía radiactiva, llamando a esta acción «radiosíntesis», y la melanina desempeñaba un papel esencial en esta teoría.
«La energía de la radiación ionizante es aproximadamente un millón de veces mayor que la energía de la luz visible utilizada en la fotosíntesis», explica Dadachova. «Por eso, se requiere un transductor energético muy eficaz, y creemos que la melanina cumple esa función: convierte la radiación ionizante en niveles de energía utilizables».
La radiosíntesis sigue siendo una hipótesis, ya que su validación depende de descubrir el mecanismo exacto de interacción entre la melanina y el metabolismo.
Para confirmar esta idea, los científicos necesitan identificar el receptor preciso — o un sitio específico en la compleja estructura de la melanina — que participa en transformar la radiación en energía para el crecimiento.
Radiación cósmica
En años recientes, Dadachova y su equipo han comenzado a identificar algunas de las rutas y proteínas responsables del aumento del crecimiento de hongos en presencia de radiación ionizante.
No todos los hongos con melanina muestran radiotropismo o crecimiento acelerado ante la radiación. Por ejemplo, en un estudio de 2006 de Zhdanova y colaboradores, solo nueve de las 47 especies de hongos con melanina recolectadas en Chernóbil crecían hacia una fuente de cesio radiactivo (cesio-137).
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De manera similar, en 2022, investigadores de los Laboratorios Nacionales Sandia en Nuevo México no observaron diferencias en el crecimiento cuando expusieron dos especies de hongos (una con melanina y otra sin ella) a radiación UV y cesio-137.
Sin embargo, ese mismo año, se detectó nuevamente el patrón de crecimiento acelerado tras la exposición de hongos a la radiación en condiciones espaciales.
A diferencia de la desintegración radiactiva observada en Chernóbil, la radiación cósmica galáctica consiste en una tormenta invisible de protones cargados, cada uno viajando cerca de la velocidad de la luz por el universo.
Originada en estrellas en explosión fuera de nuestro sistema solar, esta radiación puede atravesar el plomo sin dificultad.
En la Tierra, la atmósfera protege mayormente de esta radiación, pero para los astronautas en viajes al espacio profundo representa «el mayor riesgo» para su salud.
No obstante, ni siquiera la radiación cósmica galáctica afectó a las muestras de Cladosporium sphaerospermum, la cepa recogida por Zhdanova en Chernóbil, según un estudio que envió estos hongos a la Estación Espacial Internacional en diciembre de 2018.
«Demostramos que su crecimiento mejora en el espacio», señala Nils Averesch, bioquímico de la Universidad de Florida y coautor del estudio.
Fuente de la imagen, Nils Averesch/ Aaron Berliner
Comparados con muestras de control en la Tierra, los hongos expuestos a la radiación cósmica galáctica durante 26 días crecieron en promedio 1,21 veces más rápido.
Aun así, Averesch no está plenamente convencido de que esto se deba a que C. sphaerospermum aproveche la radiación espacial, pues el crecimiento también podría estar influenciado por la ausencia de gravedad, un factor que los hongos terrestres no experimentaron.
Actualmente, Averesch prueba estas hipótesis usando un dispositivo de posicionamiento aleatorio que simula la microgravedad en la Tierra para distinguir las causas.
Además, Averesch y su equipo evaluaron la capacidad protectora de la melanina en C. sphaerospermum, situando un sensor bajo una muestra de estos hongos a bordo de la Estación Espacial Internacional.
Frente a muestras sin hongos, la cantidad de radiación bloqueada aumentó conforme los hongos crecían; incluso una pequeña mancha de moho en un disco de Petri ofrecía una protección efectiva.
«Teniendo en cuenta el grosor relativamente delgado de la biomasa, esto podría revelar una gran capacidad de C. sphaerospermum para absorber radiación espacial en el espectro medido», indicaron los científicos.
Averesch manifiesta que los supuestos beneficios radioprotectores podrían no deberse exclusivamente a la melanina, ya que otros componentes biológicos podrían intervenir.
Por ejemplo, el agua, una molécula abundante en protones (ocho en oxígeno y uno en cada hidrógeno), es una de las formas más eficaces de protección contra los protones espaciales, una suerte de defensa astrobiológica equivalente a combatir fuego con fuego.
En todo caso, estos hallazgos abren interesantes posibilidades para afrontar los retos de la vida en el espacio.
China y Estados Unidos planean establecer bases lunares en las próximas décadas, mientras que SpaceX, con sede en Texas, tiene en mente una misión a Marte para finales de 2026 y un aterrizaje humano entre tres y cinco años luego.
Los habitantes de esas bases deberán estar protegidos contra la radiación cósmica, pero usar agua o polietileno como escudo podría ser demasiado pesado para el lanzamiento.
Los metales y el vidrio enfrentan un problema similar. Según Lynn J. Rothschild, astrobióloga del Centro de Investigación Ames de la NASA, transportar estos materiales para construir bases espaciales es como una tortuga que lleva su caparazón consigo.
«Es una táctica segura, pero con un alto consumo energético», afirmó en un comunicado de la NASA en 2020.
Su investigación ha generado muebles y paredes basados en hongos que podrían cultivarse en la Luna o Marte.
Esta «micoarquitectura» no solo reduciría los costos del lanzamiento, sino que, si los estudios de Dadachova y Averesch verifican los beneficios, también serviría para crear un escudo radiológico, una barrera autorreparable entre los humanos en el espacio y la tormenta galáctica de radiación cósmica.
Así como estos mohos negros colonizaron un mundo abandonado en Chernóbil, tal vez algún día protejan los primeros pasos en nuevos mundos dentro del Sistema Solar.
*Esta es una adaptación al español de una historia publicada originalmente en inglés por BBC Future. Si deseas leerla en su idioma original, haz clic aquí.