चर्नोबिल का रहस्यमय कवक दवा और भविष्य के अंतरिक्ष मिशनों को कैसे बदल सकता है |

चोर्नोबिल परमाणु आपदा के लगभग चार दशक बाद, परित्यक्त रिएक्टर पृथ्वी पर सबसे प्रतिकूल स्थानों में से एक बना हुआ है। विकिरण का स्तर, जो जीवन के अधिकांश रूपों के लिए घातक साबित हो सकता है, अभी भी बहिष्करण क्षेत्र के कुछ हिस्सों में बना हुआ है, जिससे यह जैविक खोज के लिए एक असंभावित सेटिंग बन गया है। फिर भी टूटे हुए कंक्रीट, जंग खा रहे स्टील और दूषित मलबे के बीच, वैज्ञानिकों को पूरी तरह से अप्रत्याशित कुछ मिला: कवक न केवल जीवित रहे बल्कि पनपते भी दिखाई दिए।कुछ प्रजातियाँ आयनकारी विकिरण के तीव्र स्रोतों की ओर भी बढ़ रही थीं, एक ऐसा व्यवहार जिसने लंबे समय से चली आ रही धारणाओं को चुनौती दी कि जीवित जीव अत्यधिक वातावरण में कैसे प्रतिक्रिया करते हैं। जैसा कि अनुमान था, जल्द ही सुर्खियों में आया कि ये कवक “विकिरण पर भोजन कर रहे थे”। वास्तविकता अधिक सूक्ष्म है और, कई मायनों में, और भी अधिक उल्लेखनीय है। भोजन की तरह विकिरण का उपभोग करने के बजाय, कुछ कवक इसे ऐसे तरीकों से उपयोग करने में सक्षम दिखाई देते हैं जो उनके चयापचय को बढ़ाते हैं, जिससे वैज्ञानिकों को जीवन की असाधारण अनुकूलनशीलता की एक दिलचस्प झलक मिलती है। उनकी असामान्य जीव विज्ञान ने तब से सूक्ष्म जीवविज्ञानी, चिकित्सा शोधकर्ताओं और यहां तक ​​​​कि अंतरिक्ष वैज्ञानिकों का ध्यान आकर्षित किया है, जो यह समझने के लिए उत्सुक हैं कि क्या ये जीव एक दिन चॉर्नोबिल अपवर्जन क्षेत्र से परे उपयोग के लिए प्रौद्योगिकियों को प्रेरित कर सकते हैं।

वैज्ञानिकों ने चॉर्नोबिल के अंदर विकिरण-प्रेमी कवक की खोज कैसे की

अप्रैल 1986 में रिएक्टर नंबर 4 पर हुए विस्फोट से वायुमंडल में भारी मात्रा में रेडियोधर्मी सामग्री फैल गई, जिससे वर्तमान यूक्रेन, बेलारूस और उससे आगे के बड़े हिस्से दूषित हो गए। जबकि आपदा ने पारिस्थितिक तंत्र को तबाह कर दिया और पूरे समुदायों को खाली करने के लिए मजबूर किया, इसने वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए एक अभूतपूर्व वातावरण भी बनाया।इसके बाद के वर्षों में क्षतिग्रस्त रिएक्टर और आसपास की संरचनाओं के सर्वेक्षण के दौरान, सूक्ष्म जीवविज्ञानियों ने दीवारों, कंक्रीट और अन्य अत्यधिक रेडियोधर्मी सतहों पर उगने वाले गहरे रंग वाले कवक की कॉलोनियों की पहचान की। ये जीवित रहने के लिए चिपके रहने वाले अलग-थलग जीव नहीं थे। कई लोग उन स्थानों पर अच्छी तरह से स्थापित दिखाई दिए जहां विकिरण के स्तर से जीवन के अधिकांश रूपों को बाधित होने की उम्मीद थी।एक विशेषता ने तुरंत शोधकर्ताओं का ध्यान खींचा। इन कवकों में मेलेनिन की असामान्य रूप से उच्च सांद्रता होती है, वह वर्णक जिसे अधिकांश लोग मानव त्वचा, बाल और आंखों के रंग से जोड़ते हैं। हालाँकि, कवक में मेलेनिन बहुत व्यापक उद्देश्य को पूरा करता है। यह कोशिकाओं को पराबैंगनी प्रकाश, अत्यधिक तापमान, निर्जलीकरण और आयनीकरण विकिरण सहित पर्यावरणीय तनाव से बचाने में मदद करता है।सर्वोत्तम अध्ययन की गई प्रजातियों में क्लैडोस्पोरियम स्पैरोस्पर्मम, क्रिप्टोकोकस नियोफॉर्मन्स और वांगिएला डर्माटिटिडिस शामिल हैं। ये रेडियोधर्मी वातावरण से लाभ उठाने की स्पष्ट क्षमता के कारण अब आम तौर पर रेडियोट्रॉफिक कवक के रूप में जाने जाने वाले समूह से संबंधित हैं।अल्बर्ट आइंस्टीन कॉलेज ऑफ मेडिसिन के वैज्ञानिक यह समझना चाहते थे कि क्या मेलेनिन ने केवल इन कवक को विकिरण से बचाया या अधिक सक्रिय जैविक भूमिका निभाई। प्रयोगशाला प्रयोगों में, उन्होंने मेलानाइज्ड कवक को आयनीकृत विकिरण के संपर्क में लाया और वर्णक के इलेक्ट्रॉनिक गुणों में मापने योग्य परिवर्तन देखे, साथ ही कवक के विकास में भी वृद्धि हुई।शीर्षक वाले अध्ययन के अनुसार “आयनीकरण विकिरण: मेलेनिन की मदद से कवक कैसे निपटते हैं, अपनाते हैं और शोषण करते हैं,” कवक के आयनकारी विकिरण के संपर्क में आने से उनके भीतर मौजूद मेलेनिन के विद्युत गुणों में बदलाव आया, जिससे चयापचय प्रक्रिया में इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण की प्रक्रिया अधिक कुशल हो गई। इस प्रकार, मेलेनिन की कमी वाले कवकों की तुलना में विकिरण के संपर्क में आने पर मेलानाइज्ड कवक तेजी से बढ़े और उनकी चयापचय गतिविधियां बेहतर रहीं, बावजूद इसके कि वे पोषण के नियमित स्रोतों पर निर्भर थे न कि आयनीकृत विकिरण पर।नई खोज महत्वपूर्ण थी क्योंकि यह वैज्ञानिकों के दृष्टिकोण में बदलाव का प्रतिनिधित्व करती थी। जबकि यह पहले से ही ज्ञात था कि मेलेनिन कवक को विकिरण से बचाता है, वैज्ञानिकों ने महसूस किया कि मेलेनिन कोशिका चयापचय को प्रभावित करने के लिए विकिरण के साथ बातचीत कर सकता है। हालाँकि, शोधकर्ता अपने निष्कर्षों को बढ़ा-चढ़ाकर बताने से बचने के लिए काफी सतर्क थे, क्योंकि इस बात का कोई सबूत नहीं था कि कवक वास्तव में विकिरण खा रहे थे।

क्या कवक वास्तव में ऊर्जा स्रोत के रूप में विकिरण का उपयोग कर सकते हैं?

यह सुझाव कि कोई जीव विकिरण से कुछ लाभ प्राप्त कर सकता है, लगभग विज्ञान कथा जैसा लगता है। फिर भी प्रयोगशाला साक्ष्य एक वास्तविक जैविक घटना की ओर इशारा करते हैं।मेलेनिन अद्वितीय इलेक्ट्रॉनिक गुणों वाला एक असाधारण जटिल अणु है। एक्सपोज़र के बाद आयनकारी विकिरण की इलेक्ट्रॉन-स्थानांतरण क्षमताओं में वृद्धि देखी गई। इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करना चयापचय मार्गों की एक सामान्य विशेषता है, और इसका तात्पर्य यह है कि मेलेनिन द्वारा अनुभव किए गए परिवर्तन कुछ जैविक प्रक्रियाओं को अधिक कुशल बना सकते हैं।इस संबंध में, कुछ शोधकर्ताओं ने इस अवधारणा की तुलना प्रकाश संश्लेषण से की है, जो पौधे के साम्राज्य में होता है। सादृश्य कुछ हद तक ठीक काम करता है, लेकिन इसकी सीमाएँ हैं। प्रकाश संश्लेषण में, पौधे क्लोरोफिल का उपयोग करके सूर्य के प्रकाश का उपयोग करते हैं और इसे रासायनिक ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं। रेडियोट्रॉफ़िक कवक प्रकाश संश्लेषण नहीं करते हैं, न ही वे अपने भोजन स्रोत के रूप में विकिरण पर निर्भर हैं।इसके बजाय, विकिरण मेलेनिन को उन तरीकों से संशोधित करता प्रतीत होता है जो मौजूदा चयापचय मार्गों का समर्थन करते हैं। दूसरे शब्दों में, इन कवकों को जीवित रहने के लिए अभी भी पारंपरिक पोषक तत्वों की आवश्यकता होती है, लेकिन विकिरण जोखिम से यह सुधार हो सकता है कि वे उन पोषक तत्वों का कितनी कुशलता से उपयोग करते हैं।शोधकर्ताओं ने प्रस्तावित किया कि:“मेलेनिन आयनकारी विकिरण को पकड़ सकता है और इसे चयापचय ऊर्जा में परिवर्तित कर सकता है।”महत्वपूर्ण रूप से, उन्होंने इसे निश्चित प्रमाण के बजाय एक प्रस्तावित तंत्र के रूप में वर्णित किया। यह समझने के लिए अभी भी काफी शोध की आवश्यकता है कि मेलेनिन फंगल चयापचय को कैसे प्रभावित करता है और क्या सभी रेडियोट्रॉफिक प्रजातियों में एक ही प्रक्रिया होती है।आगे के अध्ययनों ने फिर भी मूल टिप्पणियों को पुष्ट किया है। मेलेनिन की कमी वाले निकटतम संबंधित कवक की तुलना में मेलानाइज्ड कवक लगातार विकिरण जोखिम के तहत बेहतर प्रदर्शन करते हैं, यह सुझाव देते हुए कि वर्णक विकिरण क्षति को कम करने के अलावा भी लाभ प्रदान करता है।शायद इससे भी अधिक दिलचस्प बात यह है कि ये कवक कहाँ पाए गए हैं। यद्यपि चर्नोबिल ने उन्हें प्रसिद्ध बना दिया है, प्राकृतिक रूप से रेडियोधर्मी गुफाओं, गहरी भूमिगत चट्टान संरचनाओं और ऊंचे पृष्ठभूमि विकिरण वाले वातावरण में भी इसी तरह की मेलानाइज्ड प्रजातियां खोजी गई हैं। इससे पता चलता है कि 1986 की आपदा के कारण उनका उल्लेखनीय अनुकूलन विकसित नहीं हुआ। इसके बजाय, यह एक प्राचीन अस्तित्व रणनीति का प्रतिनिधित्व कर सकता है जो दुनिया के सबसे रेडियोधर्मी मानव निर्मित वातावरणों में से एक के अंदर विशेष रूप से दिखाई देने लगा।शोधकर्ता इन जीवों का अध्ययन करना जारी रखते हैं क्योंकि वे यह समझने का एक दुर्लभ अवसर प्रदान करते हैं कि जीवन उन परिस्थितियों को कैसे अपनाता है जो कभी जैविक गतिविधि के साथ मौलिक रूप से असंगत मानी जाती थीं।

चॉर्नोबिल के कवक चिकित्सा, परमाणु सुरक्षा और भविष्य के अंतरिक्ष अभियानों को क्यों प्रभावित कर सकते हैं?

रेडियोट्रॉफ़िक कवक के बारे में वैज्ञानिक रुचि पारिस्थितिक जिज्ञासा को समझने से कहीं आगे तक फैली हुई है। उनकी असामान्य जीवविज्ञान अंततः कई क्षेत्रों में प्रगति में योगदान दे सकती है।विशेष ध्यान आकर्षित करने वाला एक क्षेत्र विकिरण सुरक्षा है। पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र से परे यात्रा करने वाले अंतरिक्ष यात्रियों के लिए आयनकारी विकिरण का संपर्क सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक है। चंद्रमा, मंगल ग्रह या सौर मंडल की गहराई में जाने वाले मिशन चालक दल को ब्रह्मांडीय विकिरण के संपर्क में लाते हैं जो डीएनए को नुकसान पहुंचाने और दीर्घकालिक स्वास्थ्य जोखिमों को बढ़ाने में सक्षम हैं।पारंपरिक परिरक्षण सामग्रियां प्रभावी हैं लेकिन बेहद भारी हैं, जिससे अंतरिक्ष यान का वजन और लागत काफी बढ़ जाती है। जीवित जैविक सामग्रियां जो विकसित हो सकती हैं, स्वयं की मरम्मत कर सकती हैं और कुछ हद तक विकिरण सुरक्षा प्रदान कर सकती हैं, एक दिलचस्प विकल्प प्रदान करती हैं।एक अध्ययन के अनुसार, ‘अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर डिमाटियासियस फंगस क्लैडोस्पोरियम स्पैरोस्पर्मम की खेती और आयनकारी विकिरण के प्रभाव’इस संभावना का पता लगाने के लिए, शोधकर्ताओं ने क्लैडोस्पोरियम स्पैरोस्पर्मम को अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर भेजा। प्रयोग के दौरान, कवक की एक पतली परत ने इसके माध्यम से गुजरने वाले आयनीकरण विकिरण की मात्रा को काफी कम कर दिया, जिससे पता चला कि कवक बायोमास हल्के जैविक परिरक्षण में योगदान कर सकता है।शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला:“एक माइक्रोबियल विकिरण ढाल भविष्य के गहरे अंतरिक्ष आवासों का एक स्व-पुनर्जीवित घटक बन सकता है।”यह अवधारणा प्रायोगिक बनी हुई है, और कोई भी यह सुझाव नहीं दे रहा है कि अंतरिक्ष यात्री जल्द ही कवक कालोनियों के साथ अंतरिक्ष यान को अस्तर देंगे। फिर भी, निष्कर्ष दर्शाते हैं कि जीव विज्ञान अंततः विकिरण सुरक्षा के लिए पारंपरिक इंजीनियरिंग दृष्टिकोण का पूरक हो सकता है।पृथ्वी पर, संभावित चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए फंगल मेलेनिन की भी जांच की जा रही है। के अनुसार ‘फंगल मेलेनिन और उनके संभावित अनुप्रयोग: एक समीक्षा,’ शोधकर्ता यह पता लगा रहे हैं कि क्या मेलेनिन-आधारित यौगिक रेडियोथेरेपी के दौरान स्वस्थ ऊतकों को ढालने में मदद कर सकते हैं, जिससे कैंसर रोगियों के उपचार के दौरान अप्रत्याशित क्षति कम हो सकती है। अन्य अध्ययन इस बात की जांच कर रहे हैं कि क्या ये कवक या उनके रंगद्रव्य रेडियोधर्मी कचरे के प्रबंधन में सहायता कर सकते हैं या दूषित वातावरण में कार्य करने में सक्षम नई सामग्रियों को प्रेरित कर सकते हैं।ये विचार अनुसंधान के विभिन्न चरणों में बने हुए हैं, और व्यावहारिक अनुप्रयोग में अभी भी वर्षों लग सकते हैं। फिर भी, वे इस बात पर प्रकाश डालते हैं कि कैसे अप्रत्याशित स्थानों में की गई खोजें पूरी तरह से अलग-अलग वैज्ञानिक विषयों में फैल सकती हैं।

एक अनुस्मारक कि जीवन असाधारण तरीकों से बदलता है

चोर्नोबिल को अक्सर केवल तबाही के प्रतीक के रूप में याद किया जाता है, और यह स्वाभाविक भी है। विस्फोट ने जिंदगियों को बदल दिया, समुदायों को विस्थापित कर दिया और स्थायी पर्यावरणीय परिणाम छोड़े जिनकी आज भी निगरानी की जा रही है। फिर भी प्रकृति ने कभी भी आश्चर्यजनक तरीकों से आपदा पर प्रतिक्रिया देना बंद नहीं किया है।रिएक्टर के भीतर पनपने वाले कवक इस बात का प्रमाण नहीं हैं कि विकिरण हानिरहित है। बिल्कुल विपरीत। वे प्रदर्शित करते हैं कि विकास ऐसे वातावरण में अवसरों का फायदा उठा सकता है जहां जीवित रहना लगभग असंभव प्रतीत होता है। जीव विज्ञान के नियमों को तोड़ने के बजाय, ये जीव बताते हैं कि सही परिस्थितियों में ये नियम कितने लचीले हो सकते हैं।वैज्ञानिक अभी भी रेडियोट्रॉफ़िक कवक के पीछे की पूरी कहानी का पता लगा रहे हैं। इस बारे में सवाल बने हुए हैं कि मेलेनिन आयनकारी विकिरण के साथ कैसे संपर्क करता है, क्यों कुछ प्रजातियों को दूसरों की तुलना में अधिक लाभ होता है और क्या प्रकृति में कहीं और समान तंत्र मौजूद हैं। प्रत्येक नया अध्ययन पहेली में एक और टुकड़ा जोड़ता है जो पूर्ण होने से बहुत दूर है।शायद यही बात इन कवकों को इतना सम्मोहक बनाती है। इतिहास की सबसे खराब परमाणु आपदाओं में से एक के भीतर एक अनुस्मारक छिपा है कि प्राकृतिक दुनिया लगातार विकसित हो रही है, अनुकूलित हो रही है और हमें आश्चर्यचकित कर रही है। दूर से, कहानी लगभग अविश्वसनीय लगती है: एक कवक जो वहाँ पनपता हुआ प्रतीत होता है जहाँ अधिकांश जीवन नहीं पनप सकता। करीब से देखने पर, यह और भी अधिक आकर्षक हो जाता है: लचीलापन, वैज्ञानिक जिज्ञासा और असाधारण तरीकों से जीवन पृथ्वी पर सबसे कठोर वातावरण पर प्रतिक्रिया कर सकता है।