Řasy a houby by mohly snížit radioaktivní znečištění v oblasti Fukušimské elektrárny

Na 11. březen 2011 nezapomenou obyvatelé Japonska, ale i mnoho lidí po celém světě. Vlivem zemětřesení a následné vlny tsunami došlo k poškození jaderné elektrárny Fukušima I a radioaktivnímu zamoření rozsáhlé oblasti kolem elektrárny. Na mezinárodní stupnici jaderných událostí byla ohodnocena nejvyšším stupněm 7 (stejným stupněm jako havárie v Černobylu v roce 1986). Z oblasti muselo být evakuováno přes 200 000 lidí z okruhu 30 km od elektrárny. Předpokládá se, že dalších minimálně 20 let nebude oblast obyvatelná. V oblasti je zvýšená koncentrace radioaktivního cesia, jódu a plutonia.

Velmi záhy po katastrofě začali vědci zkoumat vliv radioaktivity na místní volně rostoucí rostliny, houby a mikroorganismy. V letošním únorovém speciálním čísle časopisu „Journal of Plant Research“ publikovali velmi zajímavé závěry svých studií.

Ohlas a velký zájem vyvolal zejména článek japonského týmu pod vedením Zoshihiro Shiraiwa z University v Tsukubě. Autoři popsali 17 řas a vodních rostlin, které dokáží z prostředí účinně odstraňovat radioaktivní cesium, jód a stroncium.

Tyto poznatky by mohly pomoci při bioremediacích kontaminovaných oblastí radioaktivitou a urychlit tak jejich zotavení. Radioaktivita z poškozeného reaktoru bohužel stále uniká, jelikož je nutné poškozený reaktor stále chladit. Radioaktivní voda se tak vsakuje do půdy a dostává se do podzemní vody a šíří se dál do postižené oblasti. Vědci nyní zvažují možnost vysazení specifických druhů rostlin, které pohlcující radioaktivní prvky, což by mohlo výrazně snížit radioaktivní zamoření. Publikované druhy rostlin jsou schopné radioaktivitu pohlcovat, snadno se sklízejí a suší, tj. byly by ideálním adeptem pro účinnou bioremediaci. Vědci však zjistili, že nejenom rostliny, ale i určité druhy jednobuněčných řas (např. řasa ž třídy Eustigmatophyceae) dokáže eliminovat až 90% radioaktivního cesia, a to dokonce bez nutnosti řasu speciálně kultivovat.

Vědci se domnívají, že kmen řasy pracovně označený nak 9 akumuluje radioaktivní cesium na povrchu buňky. Potenciálně by tedy mohl být tento kmen využit na dekontaminaci radioaktivní vody unikající z poškozeného reaktoru. Vědci ovšem poukazují na to, že je třeba ještě provést řadu experimentů před možnou aplikací v terénu. Bude nutné pochopit princip vazby radioaktivních prvků na povrch a také optimalizovat koagulaci a sedimentaci řas s navázaným radioaktivním prvkem. Je to směr, kterým by se mohla ubírat bioremediace oblastí zamořených radioaktivitou.

Také houby milující radiaci

V úvodu jsme zmínili, že další důležitou skupinou, která je schopna snížit koncentrace radioaktivních prvků v prostředí jsou houby. Už v roce 2007 byli ruští vědci velmi překvapeni, když automatický robot nalezl velké množství hub přímo v těsné blízkosti jaderné elektrárny Černobyl. Během práce na identifikaci hub objevili společně s americkými kolegy další zajímavou věc - všechny houby z černobylské oblasti obsahovaly velké množství kožního pigmentu melaninu. Dalším zajímavým zjištěním bylo, že vesměs všechny houby patřily do rodu Cryptococcus. Tato houba je kosmopolitní, ale melanin u ní zatím zaznamenán nebyl. Záhadou tedy zůstávalo, proč tyto druhy melanin obsahují. Vědci zjistili, že kvasinka Cryptococcus produkuje melanin pouze, pokud je vystavena vysokým dávkám radiace, kdy se jeho produkce nastartuje během 20 - 40 minut.

V roce 1987 těsně po havárii v Černobylu ruští vědci pozorovali houby žijící na radiací zamořeném grafitu, který byl použit na chlazení reaktorů. Houby dokáží tedy nejenom v radiaci přežívat, ale dokonce se jí i živit. V roce 1991 byla popsána jedna z prvních radiotrofních hub Cladosporium cladosporiodes.

Ač se nám to může zdát těžko uvěřitelné, organismy, kteří dokáží využít radioaktivní záření, existují na naší planetě již několik desítek milionů let. Míra radiace totiž nebyla na naší planetě vždy v nízké hladině, kterou známe teď. V určitých obdobích byla mnohem vyšší. Velké množství houbových spor obsahujících melanin bylo nalezeno v usazeninách z mladší Křídy. Právě v té době došlo k masivnímu vymírání druhů a vědci toto vymírání přisuzují zvýšené radiaci způsobené zřejmě oslabením magnetického pole Země. Komu se ale v této době velmi dařilo, byly právě radiaci milující houby. Houby tedy měly a mají oproti lidem mnohem větší evoluční náskok. Během milionů let se radiaci milující houby pomalu vyvíjely a produkce melaninu je jedním z mechanizmů, který houbám pomáhá přežít.

Všechny tyto objevy ukazují možné řešení dekontaminace radiací zasažených oblastí jak v zamořené oblasti jaderné elektrárny Černobyl, tak v okolí nedávno vybuchlé elektrárny Fukušima I.

Autor: Ing. Jiří Bárta, Ph.D.

Líbil se Vám tento článek? Doporučte jej svým známým.

Použité zdroje:

Shin-ya Fukuda, Koji Iwamoto, Mika Atsumi, Akiko Yokoyama, Takeshi Nakayama, Ken-ichiro Ishida, Isao Inouye, Yoshihiro Shiraiwa. Global searches for microalgae and aquatic plants that can eliminate radioactive cesium, iodine and strontium from the radio-polluted aquatic environment: a bioremediation strategy. Journal of Plant Research, 2013; DOI: 10.1007/s10265-013-0596-9

Springer. "Microalgae and aquatic plants can help to decrease radiopollution in the Fukushima area." ScienceDaily. ScienceDaily, 9 January 2014. <www.sciencedaily.com/releases/2014/01/140109103650.htm>. 

Zhdanova, N., Lashkom T., Vasiliveskaya, A., Bosisyuk, L., Sinyaveskaya O., Gavrilyuk, V., and Muzale, P. “Interaction of soil micromycetes with ‘hot’ particles in a model system.” Microbiologichny Zhurnal, 1991.

Dadachova, E. and Casadevall, A. “Ionizing Radiation: how fungi cope, adapt, and exploit with the help of melanin.” Curr Opin Microbiol, 2008, DOI:10.1016/j.mib.2008.09.013