Грибной щит защитит космонавтов от радиации

Американские исследователи выяснили, что микроскопические грибы Cladosporium sphaerospermum могут быть противорадиационным щитом. Такое свойство подтвердили в ходе эксперимента на МКС: оказалось, что грибная пленка толщиной менее двух миллиметров может снизить поток радиации почти на два процента. По расчетам, чтобы довести марсианский уровень ионизирующего излучения до безопасных значений, достаточно будет «щита» толщиной 21 сантиметр. Результаты исследования опубликованы на сервисе препринтов bioRxiv.

Оказавшись за пределами Земли, человек подвергается значительному воздействию радиации. Например, астронавты за время работы на МКС в среднем получают дозу в 144 миллизиверта, а для участника марсианской экспедиции эта цифра всего за год составит 400 миллизивертов. На поверхности Земли облучение намного менее интенсивное: средняя годичная доза составляет 6,3 миллизиверта.

Хотя влияние космического излучения на здоровье остается плохо изученным, специалисты не сомневаются, что от него необходимо ограждаться. Однако создание механических защитных щитов требует много материалов, в то время как объем полезной нагрузки, которую можно взять с собой в космос, ограничен.

Оригинальное решение этой проблемы предложили Грэм Шанк (Graham K. Shunk) и Ксавье Гомес (Xavier R. Gomez). Первый из них сейчас учится в одной из школ Северной Каролины, а второй поступил в местный университет. Они заметили, что некоторые живые организмы успешно справляются с воздействием радиации. Отдельные виды грибов даже научились поглощать ионизирующее гамма-излучение с помощью пигмента меланина и использовать его для производства собственной биомассы в процессе радиосинтеза. Среди них — Cladosporium sphaerospermum, некоторые штаммы которого выживают даже в разрушенном реакторе Чернобыльской АЭС.

Шанк и Гомес предположили, что слой таких грибов может стать отличным антирадиационным щитом для космических путешественников и марсианских колонистов. Одно из главных его преимуществ заключается в том, что грибы можно вырастить на месте из образца весом несколько граммов, а не везти с собой много расходных материалов типа алюминия или нержавеющей стали.

Эта идея позволила исследователям выиграть конкурс космических инноваций, и в декабре 2018 года колония C. sphaerospermum отправилась на МКС. В течение 30 дней счетчики Гейгера фиксировали поток ионизирующего излучения через две половины чашки Петри, одна из которых была заселена грибами, а вторая была контрольной (ее заполнили агаром).

Колония C. sphaerospermum отлично перенесла заморозку во время полета на орбиту и на МКС быстро начала разрастаться. По мере того, как слой грибов становился толще, радиационный поток через него сокращался. В течение первых 24 часов уровень радиации под «грибной» половиной чашки Петри был на 0,5 процента ниже, чем под контрольной. Однако к концу эксперимента разница увеличилась примерно до двух процентов. Грибы загораживали лишь одну сторону счетчика Гейгера, так что, если бы они окружали его полностью, эту цифру можно было бы удвоить.

Хотя снижение радиационного потока на несколько процентов может показаться незначительным, следует отметить, что этого результата удалось добиться за счет тонкой грибной пленки толщиной 1,7 миллиметра. Согласно расчетам, чтобы снизить поток радиации на Марсе до земных уровней, потребуется грибной щит толщиной 21 сантиметр. По мнению авторов, для его создания лучше всего смешать грибы с марсианским грунтом и периодически поливать талой водой из полярных шапок. Другой вариант — создание композитного материала из местного грунта в сочетании с выделенным из грибов пигментов меланином. Для защиты от излучения достаточно будет девятисантиметрового слоя такого композита.

Корейские ученые обнаружили способ защитить мышей от лучевой болезни. Они продемонстрировали, что наночастицы диоксида церия с поверхностным слоем смешанного оксида марганца повышают каталитическую активность против реакционноспособных кислородных частиц — одного из косвенных механизмов воздействия радиации на живые организмы. В эксперименте они повысили уровень выживания мышей после высокой дозы радиации до 67 процентов.

Сергей Коленов