Gần bốn thập kỷ sau vụ nổ khủng khiếp tại lò phản ứng số 4 của nhà máy điện hạt nhân Chernobyl ở Pripyat (Ukraine) vào năm 1986, vùng đất này vẫn là biểu tượng của sự tàn phá do năng lượng hạt nhân mất kiểm soát gây ra.
Bên trong “vùng cấm” rộng 30 km, nơi con người bị cấm sinh sống vì mức độ phóng xạ vẫn cao bất thường, một dạng sự sống phi thường vẫn âm thầm phát triển. Đó là một loài nấm đen có tên Cladosporium sphaerospermum, sinh vật được cho là có khả năng “ăn” bức xạ và biến nó thành năng lượng để tồn tại.
Cladosporium sphaerospermum là một loài nấm phóng xạ đáng chú ý đang phát triển mạnh ở Khu vực cấm Chernobyl và các nhà khoa học đang nghiên cứu loài nấm này để mở ra nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực.
Phát hiện này ban đầu khiến giới khoa học sửng sốt. Sau khi quan sát các bức tường bên trong lò phản ứng bị hư hại, các nhà nghiên cứu nhận thấy có những mảng nấm đen bám dày đặc, dường như phát triển mạnh mẽ trong chính nơi mà mức độ phóng xạ có thể giết chết hầu hết sinh vật khác.
Khi phân tích sâu hơn, họ nhận ra loài nấm này không chỉ chống chịu được phóng xạ mà còn tận dụng nó để sống, gần như theo cách cây cối hấp thụ ánh sáng mặt trời để quang hợp.
Các thí nghiệm cho thấy C. sphaerospermum chứa lượng lớn melanin – sắc tố cũng có trong da người, nhưng ở loài nấm này, melanin đóng vai trò đặc biệt: hấp thụ bức xạ ion hóa và chuyển hóa nó thành năng lượng hóa học.
Hiện tượng này được gọi là tổng hợp phóng xạ (radiotrophy), một quá trình tương tự quang hợp nhưng thay vì ánh sáng mặt trời, nguồn năng lượng của nó là các tia gamma phát ra từ chất phóng xạ.
Trong bóng tối phóng xạ, nấm đen vẫn lớn lên như một minh chứng hùng hồn rằng sự sống không bao giờ đầu hàng.
Theo một nghiên cứu công bố trên Thư viện Y khoa Quốc gia Hoa Kỳ năm 2008, melanin trong nấm hoạt động giống như một “bộ chuyển đổi năng lượng sinh học”, giúp loài nấm này sử dụng năng lượng bức xạ để thúc đẩy trao đổi chất và tăng trưởng.
Đáng kinh ngạc hơn, một nghiên cứu trước đó trên tạp chí PLOS ONE năm 2007 còn cho thấy các loài nấm phóng xạ như C. sphaerospermum phát triển nhanh hơn trong môi trường có mức phóng xạ cao, điều hoàn toàn ngược với hầu hết các sinh vật sống khác.
Khả năng kỳ lạ này khiến giới khoa học đặt ra hàng loạt câu hỏi: liệu loại nấm “ăn phóng xạ” này có thể được sử dụng để xử lý các khu vực ô nhiễm hạt nhân? Liệu nó có thể giúp chúng ta bảo vệ con người trước bức xạ trong các sứ mệnh không gian?
Trên thực tế, các nhà nghiên cứu đã bắt đầu thử nghiệm điều đó. Trong một dự án do NASA tài trợ, Cladosporium sphaerospermum được đưa lên Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) để đánh giá khả năng chống bức xạ tự nhiên của nó.
Kết quả bất ngờ là lớp nấm phát triển mạnh trong môi trường vũ trụ, hình thành màng sinh học có thể chặn tới 84% lượng bức xạ vũ trụ. Các chuyên gia tin rằng, trong tương lai, lớp “áo giáp sinh học” này có thể được sử dụng như một lá chắn sống để bảo vệ phi hành gia trên đường đến Sao Hỏa, nơi con người sẽ phải đối mặt với lượng bức xạ gấp hàng trăm lần so với trên Trái Đất.
Cladosporium sphaerospermum được nuôi cấy trên thạch khoai tây dextrose trong 14 ngày ở nhiệt độ 25°C. Loại nấm độc đáo này, được phát hiện trong vùng phóng xạ Chernobyl, có khả năng hiếm có trong việc khai thác bức xạ để phát triển.
Nhưng ứng dụng của loại nấm kỳ diệu này không dừng lại ở đó. Ngay trên Trái Đất, các nhà khoa học đang xem xét khả năng tận dụng nó cho quá trình phục hồi sinh học (bioremediation), phương pháp dùng sinh vật sống để loại bỏ chất độc hại khỏi môi trường.
Ở các khu vực bị ô nhiễm phóng xạ nặng như Chernobyl hay Fukushima, việc tiếp cận trực tiếp rất nguy hiểm, còn những phương pháp xử lý hóa học lại tốn kém và kém hiệu quả. Trong khi đó, C. sphaerospermum có thể tự phát triển, tự nhân bản và hấp thụ bức xạ – biến chính nguồn năng lượng chết chóc thành nhiên liệu cho sự sống của nó.
Một nhà sinh vật học từng ví von: “Giống như thiên nhiên đã tạo ra một lá chắn bức xạ sinh học để nhắc nhở chúng ta rằng sự sống luôn biết cách thích nghi, dù trong những hoàn cảnh khắc nghiệt nhất”.
Không chỉ chịu được bức xạ, C. sphaerospermum còn sống sót trong môi trường lạnh giá, có độ mặn cao và axit mạnh, những điều kiện cực đoan khiến nó được xếp vào nhóm sinh vật ưa cực (extremophiles).
Chính đặc điểm này mở ra nhiều hướng nghiên cứu mới trong công nghệ sinh học và nông nghiệp, từ việc tạo ra vật liệu chống phóng xạ đến phát triển cây trồng có khả năng chịu đựng thời tiết khắc nghiệt.
Một số nhà khoa học thậm chí hình dung ra viễn cảnh trong đó gene melanin phóng xạ của loài nấm này có thể được tích hợp vào vật liệu xây dựng hoặc thậm chí vào các vi sinh vật có ích khác, nhằm bảo vệ con người khỏi bức xạ trong các môi trường nguy hiểm từ các nhà máy hạt nhân cho đến những chuyến du hành vũ trụ dài ngày.
Từ tàn tích của một thảm họa hạt nhân, Cladosporium sphaerospermum đã trở thành biểu tượng cho sức mạnh của sự thích nghi. Nó chứng minh rằng, ngay cả trong những vùng đất mà cái chết tưởng như bao trùm, sự sống vẫn tìm được con đường của riêng mình.
Và biết đâu, chính loài nấm nhỏ bé, âm thầm mọc lên giữa đống đổ nát ở Chernobyl ấy lại mang trong mình lời giải cho những thách thức lớn nhất của nhân loại từ việc làm sạch Trái Đất cho tới hành trình vươn ra các vì sao.
