Kulat Yang Mampu Hidup Dalam Situasi Radiasi Chernobyl

2,898

Sejak akhir-akhir ini, dapat aku perhatikan bahawa drama bersiri Chernobyl telah mula mendapat tempat di hati penonton. Menurut laman sesawang IMDB pada setakat ini, siri drama Chernobyl menerima “rating” yang lebih tinggi dari siri sensasi Game of Thrones. Kiranya drama bersiri paling tinggi rating dalam sejarah.

Apa pula Chernobyl ni?

Secara ringkasnya, Chernobyl ini merupakan nama yang telah diberikan kepada sebuah loji penghasilan tenaga nuklear yang terletak di Pripyat, Ukraine.

Dan tahukah anda bahawa, di bandar ini juga, Kapten Price (leftenan pada waktu itu), bersama-sama Kapten Macmillan, melaksanakan sebuah misi penting, bagi menggagalkan usaha Imran Zakhaev untuk mendapatkan peledak nuklear.

Sebelum tragedi buruk menimpa, yakni salah sebuah daripada reaktor nuklear Chernobyl tersebut meletup, akibat kepincangan semasa saintis sedang melaksanakan ujian rutin pada tahun 1986, Pripyat merupakan sebuah bandar yang mempunyai seramai 50,000 orang penduduk.

Namun selepas insiden yang dianggap sebagai “bencana nuklear terburuk dalam sejarah manusia” itu berlaku, pihak kerajaan Ukraine telah mengarahkan kesemua penduduk bandar untuk berpindah keluar. Kini, Pripyat hanya lah sebuah bandar ‘hantu’ yang tidak berpenghuni.
Tetapi yang menariknya adalah apa yang berlaku selepas itu.

Setelah beberapa tahun berbondong-bondong manusia meninggalkan Pripyat yang telah diracuni radiasi, alam semulajadi ‘kembali’ untuk mengambil ‘hak’ nya semula. Hasil pemerhatian mendapati bahawa, pelbagai hidupan dan haiwan liar seperti beruang, serigala, dan juga rusa, telah kembali menjadikan bandar tersebut sebagai habitatnya.

Boleh baca tulisan Moustapha Abbas berkenaan bencana nuklear Chernobyl dengan lebih lanjut di sini: https://www.thepatriots.asia/chernobyl-bencana-nuklear-terbesar-sejarah

Perkara ini secara langsung membuatkan aku teringat akan sebuah pembentangan yang pernah aku buat dahulu. Iaitu berkenaan sejenis kulat yang mempunyai kebolehan sangat istimewa. Kulat ini mampu untuk hidup dalam persekitaran dicemari radioaktif berbahaya dan mampu menukarkan radiasi kepada makanannya!

Pada tahun 1991, sekumpulan saintis yang terdiri daripada seorang ahli mikrobiologi bernama Nelli Zhdanova dan rakan-rakan pengkaji lain dari Institut Mikrobiologi & Virologi Kiev, telah bertindak menjalankan sebuah siasatan terperinci, bagi memeriksa kawasan sekitar dan berhampiran “Reaktor 4” yang meletup itu.

Puing yang menempatkan Reaktor 4 di Loji Nuklear Chernobyl

Tetapi disebabkan oleh radiasi yang masih berada di paras yang sangat tinggi pada waktu itu, kawasan sekitar dan berhampiran reaktor masih sangat berbahaya untuk dihampiri oleh manusia, walaupun dengan perlindungan sut HAZMAT.

Bagaimanapun, kumpulan saintis telah segera mendapatkan penyelesaian kepada masalah ini, iaitu dengan menggunakan kenderaan robotik untuk memeriksa kawasan tersebut.

Kru pembersihan, mereka digelar “Bio-Robot”, berdedikasi dalam melaksanakan tanggungjawab walaupun denhan hanya perlindungan minima.

Alangkah terkejutnya kumpulan saintis dan pengkaji tersebut setelah mereka dapati bahawa, terdapat sejenis mikroorganisma dari spesies kulat berwarna hitam yang hidup dan membiak dengan banyak, serta boleh dikatakan sangat berjaya dalam meneruskan kelangsungan hidup, walaupun ia berada di kawasan yang mempunyai paras radiasi yang tinggi dan berbahaya.

Seterusnya, pasukan pengkaji turut mendapati bahawa, bukan sahaja kulat ini mampu hidup di dalam “Exclusion Zone” atau Zon Pengasingan yang berkeluasan radius 30 kilometer itu sahaja, malah terdapat varian atau (“strain”) kulat yang berkebolehan hidup sangat hampir dengan punca radiasi, iaitu di dalam cecair penyejuk terkandung dalam sisa reaktor itu sendiri !

Kesunyian di Pripyat.

Penemuan saintifik bersejarah ini diibaratkan sebagai satu “penemuan yang membuka pintu baru” kepada keupayaan kulat. Bermaksud, fenomena ini tidak pernah lagi disaksikan serta direkodkan lagi oleh mana-mana pakar.

Sejak penemuan tersebut, saintis menggelar kebolehan luarbiasa yang dimiliki oleh kulat ini sebagai Radiotropisme. Radiotropisme telah didefinisikan sebagai kebolehan sesuatu mikroorganisma itu untuk tumbuh atau hidup yang membawanya lebih dekat kepada / ke arah punca radiasi.

Kemudian, dengan penggunaan kenderaan robotik itu tadi, pasukan pengkaji mengambil sejumlah besar sampel kulat tersebut untuk dikaji dengan lebih mendalam.

Kajian selanjutnya mendapati, sel-sel kulat tersebut mempunyai kandungan tinggi sejenis pigmen dikenali sebagai melanin. Menariknya, melanin adalah pigmen yang sama terkandung di dalam serta memberikan warna hitam kepada kulit, rambut manusia serta haiwan lain.

Selain itu, berdasarkan pemerhatian saintis, kepekatan (“intensity”) warna hitam pada kulat itu turut didapati berbeza-beza dan dipengaruhi oleh tempat atau kawasan ia dijumpai. Ini kerana, kulat yang ditemui berhampiran dengan punca radiasi, yakni reaktor nuklear, lebih hitam (gelap) warnanya, berbanding kulat yang ditemui jauh dari punca radiasi.

(Lebih hitam warna kulat tersebut, lebih banyak kandungan melanin. Lebih dekat dengan punca radiasi, lebih banyak melanin)

Kulat-kulat “super” ber-melanin yang ditemui itu, kini disimpan dibawah penjagaan rapi seorang saintis bernama Tamas Torok. Makmal beliau di California, iaitu Lawrence Berkeley National Laboratory, dipertanggungjawabkan untuk menyimpan sebanyak 2000 jenis kulat yang digelar “Kulat Chernobyl” pada suhu -80 darjah Celsius, untuk memelihara genetiknya.

Pengenalan Umum Kepada Melanin.

Aku duk sebut-sebut melanin ni, pasti ada yang tak faham. Oleh itu, ini adalah beberapa fakta umum tentang melanin yang perlu anda ketahui terlebih dahulu, sebelum kita ke bahagian seterusnya.

Terma “melanin” itu berasal daripada perkataan bahasa greek iaitu melanos, yang bermaksud dan merujuk kepada warna “hitam”. Melanin ini juga mempunyai sifat untuk menyerap apa-apa sahaja dari persekitaran (ubiquitous).

Seperti yang telah dinyatakan di atas, manusia dan haiwan turut mempunyai kandungan melanin pada bahagian kulit dan rambut, memberikannya warna hitam atau coklat.

Di mana ia dihasilkan?

Melanocyte pada lapisan kulit (epidermis).

Pigmen melanin ini dihasilkan oleh sejenis sel yang terkandung di dalam kulit dikenali sebagai melanocyte. Sel melanocyte ini dapat ditemui pada lapisan paling bawah “basal layer” kulit atau epidermis

Sel melanocyte ini juga mempunyai jejari yang dikenali sebagai dendrites, memberikan sel melanocyte sambungan atau jaringan kepada sel kulit yakni keratinocyte anda.

Seterusnya, sel melanocyte akan menghasilkan ‘paket’ dikenali sebagai melanosomes. Dengan jaringan atau dendrites itu tadi, melanosome akan dihantarkan kepada sel kulit anda, di mana paket melanosome itu akan terurai, melepaskan melanin ke dalam sel kulit tersebut.

Apa fungsi melanin?

Melanin ini merupakan sejenis pigmen serba boleh. Ia berfungsi dalam pelbagai perkara, seperti memberi perlindungan kepada sinar ultraungu (UV). Dan yang paling penting, pigmen melanin membantu meminimakan risiko terhadap kanser kulit.

Jadi kalau anda sering diejek kerana memiliki kulit gelap, jangan la bersedih. Ini kerana Tuhan sebenarnya sedang memberikan anda perlindungan semulajadi kepada sinaran UV. *gently pat you shoulder*

Fungsi melanin yang lain adalah untuk membantu tubuh badan anda dalam proses sintesis Vitamin-D dari cahaya matahari, serta ia turut berperanan dalam sistem imunisasi manusia.

Hubungan Antara Kulat & Melanin

Kebanyakan daripada spesies kulat, secara umum mempunyai kandungan pigmen melanin di dalam selnya. Dan seperti manusia, pigmen tersebut berperanan untuk melindungi kulat itu daripada sinaran UV dan radiasi solar.

Mikroorganisma atau kulat ber-melanin ini, juga didapati mendiami persekitaran yang sangat ekstrem. Ini termasuklah kawasan ber-altitud tinggi, kawasan Artik, dan juga benua Antartika. Serta yang paling menakjubkan adalah, di dalam sisa sebuah reaktor nuklear (Chernobyl).

Peranan melanin di dalam mikroorganisma juga sangat menarik dikaji dari segi atau perspektif paleobiologi (biologi purba). Kerana, sejumlah besar fosil kulat yang telah ditemui pada setakat ini, didapati turut mengandungi melanin.

Fosil spora kulat ber-melanin ini kebiasaannya dapat ditemui pada lapisan purba dari zaman Cretaceous (ratusan juta tahun dahulu), satu zaman yang mana telah berlakunya peristiwa kepupusan besar-besaran.

Sehubungan dengan itu, saintis berpendapat kulat ber-melanin tumbuh dengan banyaknya selepas peristiwa kepupusan zaman Cretaceous tersebut, adalah kerana evolusi atau adaptasi kulat bagi berhadapan dengan persekitaran yang membunuh (radiasi tinggi / suhu panas melampau).

*

TETAPI..

Walaupun mikroorganisma atau kulat ber-melanin ini mudah ditemui di persekitaran yang beradiasi tinggi, ia tetap suatu yang aneh sekiranya melanin tersebut hanya berfungsi sebagai perlindungan kulat terhadap sinaran UV dan radiasi sahaja.

Maksudnya apa?
Begini..

Anda terlebih dahulu perlu tahu bahawa, semakin tinggi altitud sesebuah persekitaran atau kawasan itu, semakin tinggi pendedahan persekitaran tersebut kepada radiasi (background radiation).

Dalam erti kata lain, kadar radiasi misalnya di kawasan pergunungan itu, sebenarnya lebih tinggi berbanding kadar radiasi persekitaran yang berada di paras laut.

Dianggarkan bahawa, kadar radiasi kawasan altitud tinggi adalah 500 sehingga 1000 kali lebih besar iaitu pada kadar 0.50-1.0 Gy / tahun, berbanding radiasi kawasan yang berada di paras laut.

Walau bagaimanapun, kebanyakan daripada spesies kulat itu, sama ada ber-melanin ataupun tidak ber-melanin, mampu bertahan hidup sehingga dos 1.7×104 Gy (lebih tinggi dari radiasi 0.5-1.0 itu tadi).

Justeru ini bermakna, kandungan pigmen melanin kulat kelihatan seperti ia tidak signifikan kan? Sebab kulat tanpa melanin pun mampu untuk hidup dalam keadaan radiasi tinggi (1.7×104 Gy). Bermaksud, melanin bukan hanya memberi perlindungan kepada kulat, dan pasti ada fungsi lain. Perkara ini seterusnya membuat saintis bingung.

Penukaran Radiasi Kepada Makanan

Tidak lama selepas itu, saintis telah menemui penyelesaian kepada kebuntuan dengan membuat sebuah hipotesis bersandarkan kepada asas tumbuh-tumbuhan, atau lebih tepat lagi tentang proses fotosintesis dan kemampuan pigmen klorofil.

Seperti melanin, klorofil juga merupakan sejenis pigmen, cuma ia terdapat pada tumbuh-tumbuhan. Ia memainkan peranan dalam proses fotosintesis, iaitu dengan menukarkan tenaga cahaya didapatkan daripada matahari, kepada tenaga kimia dalam bentuk glukosa memberi nya tenaga.

Maka dengan itu, saintis membuat hipotesis bahawa melanin, selain daripada memberi kulat perlindungan kepada radiasi, berkemungkinan tinggi ia turut membantu kulat tersebut menukarkan sinaran radiasi gamma kepada makanannya, satu proses dikenali sebagai radiosintesis.

Bagi membuktikan hipotesis mereka, kumpulan saintis daripada Albert Einstein College of Medicine, telah melaksanakan sebuah eksperimen istimewa.

Iaitu dengan mendedahkan 3 spesies kulat hitam ber-melanin iaitu Cladosporium sphaerospermum, Cryptococcus neoformans, dan Wangiella dermatitidis, kepada radiasi gamma daripada rhenium-188 dan tungsten-188.

8 jenis kulat ber-melanin yang dikenal pasti dan sedang dikaji saintis.

Berikut adalah 3 dapatan (hasil) dari eksperimen tersebut:

1. Hasil kajian mendapati bahawa, sinaran radiasi berupaya meningkatkan ketahanan hidup bagi spesies kulat ber-melanin. Ini kerana kulat tersebut mampu untuk menyerap lebih banyak nutrien, selain daripada dapat membuang metabolit bertoksik dengan efisien daripada sistem sel.

2. Selain itu, kajian membuktikan bahawa kulat ber-melanin berupaya menjaga genetiknya daripada sinaran radiasi, malah berkemampuan untuk menggunakan tenaga didapatkan dari radiasi bagi memperbaiki mana-mana kerosakan pada sel nya.

3. Dan yang paling penting, kulat ber-melanin setelah dikenakan sinaran radiasi secara berterusan didapati tumbuh dan membesar dengan lebih cepat.

Kepentingan kulat “pemakan radiasi” ini kepada tamadun manusia

Kulat secara umumnya, mempunyai “track record” dalam menghasilkan ubatan yang sangat bermanfaat kepada manusia. Kerana, ia diketahui menghasilkan kompaun yang dikenali sebagai “metabolit sekunder”.

Ia adalah sejenis kompaun yang bukannya dihasilkan kulat untuk fungsi asas. Tetapi ia hanya dihasilkan sekiranya kelangsungan hidup itu sangat memerlukannya, misalnya kawasan beradiasi tinggi.

Bahan atau metabolit inilah yang dalam sejarah perubatan, telah memberikan manusia akses kepada ubatan yang sangat berguna.

Contoh-contoh “metabolit sekunder” kulat yang telah dijadikan ubatan pada sebelum ini adalah seperti berikut:

8 jenis kulat ber-melanin yang dikenal pasti dan sedang dikaji saintis.

1. Antibiotik penicillin.

Alexander Fleming telah ‘dikreditkan’ terhadap penemuan antibiotik pertama dalam dunia ini, namun ia hanya berpuluh tahun kemudian, baru lah Penicillin dapat dipasarkan.

Kisahnya, setelah beliau pulang daripada bercuti. beliau dapati pada piring petri yang mengandungi bakteria Staphylococcus aureus, turut mempunyai sejenis kulat, dan pada masa sama, kulat tersebut menghasilkan ‘cecair’ yang merencatkan pertumbuhan bakteria tersebut. Kulat itu kemudian dikenalpasti sebagai spesies Penicilin notatum.

2. Lovastatin, bahan aktif yang terkandung di dalam pelbagai jenis ubatan kolesterol, serta ubatan cyclosporine, perencat imunisasi atau “immunosuppresants” yang digunakan dalam rawatan pemindahan organ, kedua-dua ini merupakan kompaun atau metabolit sekunder dihasilkan kulat.

Kembali pada kulat “super”, saintis jangkakan ia turut menghasilkan kompaun atau metabolit sekunder untuk ia terus hidup dalam persekitaran radiasi.

Sekiranya saintis dapat mengenalpasti kompaun spesifik yang dihasilkan kulat dalam persekitaran radiasi, menjadikan ia ubatan, secara teorinya sudah tentu terdapat potensi besar ubatan tersebut dapat digunakan sebagai “pelindung radiasi.

Terutamanya untuk kegunaan pesakit radioterapi, pekerja loji tenaga nuklear, malah angkasawan yang saban hari terdedah kepada dos radiasi berbahaya di angkasa juga dapat menerima manfaat dari ubatan ini.

Lebih-lebih lagi kemajuan teknologi itu seakan meningkatkan peluang untuk manusia membuat koloni baru di Marikh. (Kalau lah).

Selain daripada loji nuklear Chernobyl, saintis turut mendapati kulat-kulat ber-melanin ini, turut berada di loji nuklear Fukushima yang mengalami kegagalan akibat Tsunami Jepun pada tahun 2011 dahulu.

Justeru membuktikan, mikroorganisma dan haiwan liar pun dapat bertahan hidup walaupun terpaksa berhadapan sinaran radiasi dari bencana nuklear terburuk dalam sejarah manusia.

Membuatkan aku tertanya, mengapa kerosakan persekitaran disebabkan manusia itu lebih berbahaya daripada sinaran radiasi?

RUJUKAN:

D. Castelvecchi, “Dark Power: Pigment Seems to Put Radiation to Good Use,” Science News 171, 325 (2007).

Dadachova E, Casadevall A, “Ionizing Radiation: How Fungi Cope, Adapt, and Exploit With the Help of Melanin”. Current Opinion in Microbiology 11: 525–531. (2008).

J. Dighton, T. Tugay, and N. Zhdanova, “Fungi and Ionizing Radiation from Radionuclides,” FEMS Microbiol. Lett. 281, 109 (2008).

E. Dadachova et al. “Ionizing Radiation Changes the Electronic Properties of Melanin and Enhances the Growth of Melanized Fungi,” PLoS ONE 2, e457 (2007).

T. Tugay et al. “The Influence of Ionizing Radiation on Spore Germination and Emergent Hyphal Growth Response Reactions of Microfungi.” Mycologia 98, 521 (2006).

K. L. Robertson et al. “Adaptation of the Black Yeast Wangiella Dermatitidis to Ionizing Radiation: Molecular and Cellular Mechanisms,” PLoS ONE 7, e48674 (2012).

What radiation-resistant space fungus can do for drug discovery. By Shayla Love. Retrieved from: https://www.statnews.com/2016/10/11/space-fungus-drug-discovery

Komen yang ditutup, tetapi jejak balik dan ping balik terbuka.