De Tsjernobyl-paddestoelen

Straling is heel, heel gevaarlijk. Een paar gram plutonium zou genoeg moeten zijn om de hele mensheid te vergiftigen – dit was het verhaal van het Gorleben-vreugdevuur. Iedereen die ergens aan denkt, kan deze onzin meteen herkennen: er zijn immers tientallen tonnen plutonium in de atmosfeer vrijgekomen tijdens de kernwapenproeven. Maar deze misvatting blijft tot op de dag van vandaag bestaan. Het belangrijkste argument tegen kernenergie is ondertussen het vervelende “kernafval”, waarvan de mensheid miljoenen jaren moet worden beschermd. Precies dit schijnargument is afgeleid van de halfwaardetijd van plutonium – overigens een welkome energiebron, veel te goed om in te graven.

Maar er is nog een bezwaar tegen een overdreven stralingsangst. Als de natuur zo gevoelig was, zouden we niet bestaan. Radioactief verval is altijd een manier. Met elk verval waarin straling wordt uitgezonden, is dit atoom onherstelbaar verdwenen. Daarom was de stralingsblootstelling in het verre verleden veel hoger dan vandaag (bijvoorbeeld het aandeel van U235 in natuurlijk uranium en zijn vervalketens). Het leven op aarde moest daarom vanaf het begin ‘zelfherstellende strategieën’ ontwikkelen om zich naar een hoger niveau te kunnen ontwikkelen. In het begin van de geschiedenis waren er paddenstoelen (het zijn geen planten of dieren) die miljarden jaren geleden het nog dorre land veroverden. Je zou vitale mineralen kunnen extraheren. Een kenmerk dat haar nog steeds tot op de dag van vandaag onderscheidt. Dit omvatte echter ook radioactieve stoffen waarmee ze te maken hadden.

Schimmels en bacteriën

Het is daarom niet verwonderlijk dat er in 2008 schimmels zijn gevonden in het puin van de Tsjernobyl-reactor. Sommigen vestigden zich op de grafietblokken die vervuild waren met brandstofresten. Let wel, midden in nucleair afval. Er wordt al lang vermoed dat schimmels extreem resistent zijn tegen ioniserende straling. Er zijn veel melanine-bevattende schimmelsporen in de lagen van het vroege Krijt. In een geologische periode waarin veel planten- en diersoorten plotseling verdwenen. Dit wordt toegeschreven aan sterke kosmische straling van een astronomische gebeurtenis of een nuldoorgang van het magnetische veld van de aarde. Er zijn ook overwegingen geweest om schimmels te gebruiken voor de renaturatie van zwaar vervuilde gebieden, omdat ze ook gretig radioactieve stoffen absorberen en ze uit hun omgeving vrijgeven.

In een  studie  van Dadachova en Casadevall is er een heel ander effect: alles wijst erop dat sommige schimmels hun melanine kunnen gebruiken om ioniserende straling te gebruiken voor energieomzetting, analoog aan chlorofyl in planten. De studies zijn gebaseerd op studies van de Aspergillus Niger-paddestoel uit de “Evolution Canyon” in Israël. Daar heb je aan de zuidkant 200 tot 800 procent meer zonnestraling dan aan de noordkant. Hierdoor is het melaninegehalte in de champignons aan de zuidkant navenant hoger. Deze paddestoelen groeiden veel beter met intensieve UV-straling. Als deze paddestoelen werden blootgesteld aan straling van een Co60-bron tot 4.000 Gy, groeiden ze ook sneller.

Dit geeft aan dat ze niet alleen niet worden beschadigd door zulke hoge stralingsniveaus, maar dat ze deze melanine kunnen gebruiken om deze stralingsenergie om te zetten. In de tussentijd zijn niet alleen bacteriën en schimmels gevonden in de reactorruïnes in Tsjernobyl, maar ook in het koelwater van reactoren. Daar worden ze ook blootgesteld aan extreme straling. De vorige leider in bacteriën is Deinococcus radiodurans met een sterftecijfer van 10 procent (dodelijke dosis, LD10) alleen bij een dosis van 15.000 Gy. Gelukkig is dit een uitzondering voor bacteriën. Gewoonlijk worden γ-stralen met een dosis van 1.000 Gy gebruikt om voedsel te bewaren. Escherichia coliBacteriën hebben bijvoorbeeld een LD10 bij 700 Gy. De situatie is compleet anders voor champignons die melanine bevatten. Veel van deze gisten of schimmels hebben slechts een LD10 bij 5000 Gy.

Schimmels groeien naar straling

Met de “Tsjernobyl-paddestoelen” werden verder verbazingwekkende experimenten uitgevoerd. Ze werden blootgesteld aan verschillende ioniserende stralen van bronnen van P32 en Cd109. In al deze experimenten werd gevonden dat, in het geval van gerichte bronnen, ze meestal bij voorkeur in deze richtingen groeiden – vergelijkbaar met planten die zich op het licht richten. Harde emitters (Cs137) hadden een positiever effect dan zachte emitters (Sn121). Champignons die uit een sterk stralende omgeving komen, reageerden sterker dan champignons uit niet-verontreinigde gebieden. Men kan er dus van uitgaan dat de straling eraan went (” radioadaptive response “).

Er zijn talloze geïntroduceerde paddenstoelen in en op het internationale ruimtestation ISS. De kosmische straling is daar natuurlijk veel lager (ongeveer 0,04 Gy per jaar), maar desondanks zijn paddestoelen met een hoger melaninegehalte onevenredig vertegenwoordigd. In geen enkel geval zijn ze echter gedood door jaren van kosmische straling.

Eén hypothese veronderstelt dat de melanine zelf op ioniserende straling reageert en zich aanpast. Dit zou ook het “leereffect” van langere blootstelling verklaren. In elk geval zijn er duidelijke veranderingen na de bestraling in de ESR ( elektronenspinresonantiesignaal ) en HPLC ( hogedrukvloeistofchromatografie)) Meetbare waarden. Dit geldt bijvoorbeeld voor vier keer hogere niveaus van NADH (nicotinamide adenine dinucleotide waterstof), een bijzonder krachtige antioxidant. Zonder hier verder op in te gaan, kan worden gezegd dat met een 500-voudige stralingsdosis in vergelijking met de achtergrondstraling, verschillende paddestoelen veel sneller groeiden met meer kolonies en meer droge stof. Simpel gezegd, melanine lijkt ioniserende straling te gebruiken om CO2 om te zetten in biomassa. Melanine beschermt ook de andere componenten van een cel tegen stralingsschade.

Het gevecht met de eenheden

Voor een nucleair ingenieur zijn deze onderzoeken en bevindingen meer een marginaal gebied. Ze zijn zeker belangrijker voor biologen en stralingsartsen. Men kan echter een zekere scepsis handhaven over de nummeroorlog van “tegenstanders van kernenergie” met betrekking tot “kernafval” enzovoort. Tot slot nog een paar woorden over de eenheden en de maten. De eenheid Gray [Gy] beschrijft de opgenomen energie per massa. 1 Gy komt overeen met één joule per kg in SI-eenheden. De eenheid [rad] werd vroeger gebruikt. Waar 100 rad overeenkomt met een Gy. Een heel kleine hoeveelheid energie. Het kost ongeveer 4.200 J om 1 kg water bij 1 ° C te verwarmen.

Als u de biologische effectiviteit van verschillende straling wilt vastleggen (bijvoorbeeld alfadeeltjes worden vermenigvuldigd met een stralingsweegfactor van 20), schakelt u over naar de eenheid Sievert [Sv]. De energie van 1 J / kg blijft hetzelfde voor beide eenheden. Nu voor enkele basisparameters: een totale lichaamsdosis van 5 Sv leidt tot overlijden bij 50 procent van de mensen binnen 30 dagen (zonder medische zorg). Beroepsmatige mensen kunnen worden blootgesteld aan een jaarlijkse dosis van 0,020 Sv. Maximaal 0,050 Sv per jaar. Een persoon die in Duitsland woont, ontvangt een gemiddelde effectieve dosis van 0,0021 Sv per jaar.

In dit artikel werden alle cijfers opzettelijk eenmaal weggeschreven en werden de gebruikelijke decimale voorvoegsels weggelaten. Dit om het bereik van “stralingsgevaar” dat in de natuur voorkomt, duidelijk te maken. Moge dit een indicatie zijn waarom er geen “miljoenen doden”, uitgestorven bossen en een “mutantenshow” zijn in Tsjernobyl. Integendeel: de natuur neemt het afval van de reactor al terug. De echte wereld heeft weinig gemeen met de verbeelding – of moet je beter wishful thinking zeggen – van “tegenstanders van kernenergie”.