Fungos de Chernobyl como escudo contra raios cósmicos para missões no espaço profundo 

Em 1986, a quarta unidade da Usina Nuclear de Chernobyl, na Ucrânia (antiga União Soviética), sofreu um incêndio de grandes proporções e uma explosão de vapor. O acidente sem precedentes liberou mais de 5% do núcleo radioativo do reator, composto por mais de 100 elementos radioativos (principalmente iodo-131, césio-137 e estrôncio-90), no meio ambiente. O nível de radiação era extremamente alto, impossibilitando a sobrevivência de qualquer forma de vida nas proximidades. Os pinheiros em uma área de 10 km² ao redor do local do acidente morreram em poucas semanas devido à exposição a doses letais de radiação. No entanto, certos fungos e bolores negros não apenas sobreviveram ao nível perigosamente alto de radiação, como também prosperaram no local do acidente. Estudos subsequentes isolaram cerca de 2000 cepas de 200 espécies de fungos no local. Constatou-se que as hifas dos fungos cresciam em direção à fonte de radiação beta e gama ionizante, da mesma forma que as plantas verdes crescem em direção à luz solar. Mais interessante ainda, a exposição à radiação ionizante parece ter proporcionado às células fúngicas melanizadas um crescimento acelerado, indicando a captura de energia pelo pigmento melanina na presença de radiação de alta energia (semelhante à captura de energia pela clorofila na fotossíntese). Em 2022, um experimento a bordo da Estação Espacial Internacional (ISS) demonstrou que esses fungos também apresentavam capacidades de radiorresistência e radiossíntese no espaço. Isso sugere que os fungos melanizados que sobrevivem e prosperam em condições extremas de radiação, como no local do acidente de Chernobyl, podem ser usados ​​para proteger a habitação humana no espaço profundo dos raios cósmicos e para capturar energia (dos raios cósmicos), aumentando a autonomia energética de missões espaciais como a Artemis, visando futuras habitações humanas na Lua e em Marte.  

Os reatores nucleares em todo o mundo utilizam principalmente urânio enriquecido, contendo cerca de 3 a 5% de urânio-235, como material físsil (alguns reatores reprodutores avançados também podem usar plutônio-239 ou tório-233). Os principais produtos da fissão controlada do urânio-235 nesses reatores são núcleos mais leves de criptônio e bário, nêutrons livres e uma grande quantidade de energia. Decaimentos radioativos subsequentes de fragmentos físseis mais leves e instáveis ​​(núcleos de criptônio e bário) liberam partículas beta, raios gama e outros subprodutos estáveis.  

Acidente de Chernobyl (1986) 

Em 1986, um incêndio e uma explosão de vapor na 4ª unidade da Usina Nuclear de Chernobyl, na Ucrânia (então União Soviética), resultaram na liberação de mais de 5% do núcleo radioativo do reator para o meio ambiente. O acidente sem precedentes liberou mais de 100 elementos radioativos no ambiente, sendo os principais o iodo-131, o césio-137 e o estrôncio-90. Os dois últimos (césio-137 e estrôncio-90) ainda estão presentes em quantidades significativas no ambiente local, pois possuem meias-vidas mais longas, em torno de 30 anos. Esses dois isótopos são os principais responsáveis ​​por a Zona de Exclusão ser a área mais contaminada radioativamente da Terra.  

Algumas áreas na Zona de Exclusão próxima ao local apresentam níveis de radiação extremamente altos. O prédio do reator destruído tem um nível de radiação superior a 20,000 roentgens por hora (para efeito de comparação, cerca de 500 roentgens ao longo de cinco horas é a dose letal de radiação, o que representa menos de 1% da radiação próxima ao local do reator destruído).   

O nível de radiação na área de 10 km² ao redor da Usina de Chernobyl, dentro da Zona de Exclusão (chamada Floresta Vermelha), era tão alto que milhares de pinheiros morreram em poucas semanas após serem expostos a aproximadamente 60-100 Grays (Gy) de radiação. Essa dose de radiação foi letal para os pinheiros da área, que ficaram com uma coloração vermelho-ferrugem e morreram. Mesmo hoje, os raios gama atingem um pico de cerca de 17 milirems/hora (cerca de 170 µSv/h) em alguns pontos da Floresta Vermelha. Os raios gama são radiações de altíssima energia. Eles penetram profundamente e arrancam elétrons de átomos e moléculas, formando íons e radicais livres que causam danos irreparáveis ​​às células e tecidos, incluindo biomoléculas vitais como DNA e enzimas. A exposição a doses muito altas de raios gama resulta na morte de organismos vivos, como aconteceu com os pinheiros ao redor do local do acidente de Chernobyl. Mas nem sempre!  

Certos fungos não apenas sobreviveram, como prosperaram no local do acidente de Chernobyl, que apresentava altos níveis de radiação.  

Enquanto os pinheiros em uma área de 10 km² ao redor do local do acidente morreram em poucas semanas devido à exposição a níveis extremamente altos de radiação, certos fungos negros, particularmente Cladosporium sphaerospermum e Alternaria alternata Observou-se o crescimento de fungos nas proximidades da 4ª unidade danificada alguns anos após o acidente, mesmo que o nível de radiação ainda fosse letal. Isso foi uma surpresa. Em 2004, diversos estudos isolaram cerca de 2000 cepas de 200 espécies de fungos no local do acidente.  

Curiosamente, descobriu-se que as hifas do fungo cresciam em direção à fonte de radiação ionizante (assim como as plantas crescem em direção à luz solar, demonstrando fototropismo). Ao medir a resposta do fungo à radiação ionizante, os pesquisadores mostraram que tanto a radiação beta quanto a gama promovem o crescimento direcional das hifas em direção à fonte.  

Como as espécies microbianas melanizadas são mais comuns na natureza, acreditava-se que o pigmento melanina desempenhava um papel nessa notável capacidade de alguns fungos de sobreviver e prosperar em solos contaminados com fragmentos físseis (radionuclídeos). Um experimento publicado em 2007 comprovou essa hipótese. A exposição da melanina à radiação ionizante é fundamental. A radiação ionizante alterou as propriedades eletrônicas dos pigmentos de melanina, permitindo que as células fúngicas melanizadas apresentassem um crescimento acelerado após a exposição. Isso indicou que a melanina desempenha um papel na captura de energia (radiossíntese), semelhante ao da clorofila na fotossíntese. Isso também abriu a possibilidade de utilizar esses fungos na remediação da contaminação por radionuclídeos.   

Missões e habitações humanas no espaço profundo  

A longo prazo, todas as civilizações planetárias enfrentam ameaças existenciais decorrentes de impactos do espaço, daí a necessidade imperativa de os humanos se tornarem uma espécie multiplanetária. Missões humanas ao espaço profundo são planejadas para estabelecer habitações humanas além da Terra. A Missão Artemis à Lua é um passo inicial nessa direção, que visa criar uma presença humana de longo prazo na Lua e em sua órbita, preparando o terreno para missões e habitações humanas em Marte.   

Um dos maiores desafios para as missões tripuladas ao espaço profundo é o fluxo constante de raios cósmicos poderosos que permeiam todo o espaço. O campo magnético da Terra nos protege dos raios cósmicos aqui na Terra, mas eles representam o maior risco à saúde para missões tripuladas no espaço. Portanto, as missões ao espaço profundo exigem escudos de proteção contra raios cósmicos. Por outro lado, a radiação cósmica também poderia ser uma fonte ilimitada de energia e aumentar a autonomia energética de missões espaciais de longa duração, caso existisse a tecnologia adequada para aproveitá-la. 

Fungos que prosperam em locais com alta radiação, como Chernobyl, podem oferecer uma solução para os desafios impostos pela radiação cósmica às missões humanas e habitações no espaço profundo.  

Como discutido anteriormente, certos fungos melanizados crescem em áreas contaminadas por alta radiação, como a usina nuclear de Chernobyl, e em outros ambientes com alta radiação na Terra. Aparentemente, os pigmentos de melanina nesses fungos utilizam a radiação de alta energia para gerar energia química (assim como a clorofila nas plantas verdes utiliza os raios solares na fotossíntese). Portanto, os fungos de Chernobyl podem ter potencial para atuar tanto como escudo protetor contra raios cósmicos de alta energia (radiorresistência) quanto como produtores de energia (radiossíntese) em missões espaciais de longa duração, caso suas capacidades se estendam aos raios cósmicos no espaço. Pesquisadores testaram essa hipótese no espaço.  

O fungo Cladosporium sphaerospermum O fungo foi cultivado a bordo da Estação Espacial Internacional (ISS) para estudar seu crescimento e capacidade de absorver e atenuar raios cósmicos ionizantes durante 26 dias, em condições que simulam a habitação na superfície de Marte. Os resultados mostraram atenuação da radiação cósmica devido à biomassa fúngica e uma vantagem de crescimento no espaço, sugerindo que as capacidades demonstradas por certos fungos no local do acidente de Chernobyl podem ser estendidas aos raios cósmicos no espaço.  

Ainda é cedo para afirmar, mas talvez seja possível, no futuro, transportar esses fungos para Monn e Marte, onde, com a ajuda de infraestrutura adequada, eles se tornariam funcionais como produtores de energia química.  

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Referências:  

1. Zhdanova NN, et al 2004. A radiação ionizante atrai fungos do solo. Mycol Res. 108: 1089–1096. DOI: https://doi.org/10.1017/S0953756204000966 

2. Dadachova E., et al 2007. A radiação ionizante altera as propriedades eletrônicas da melanina e aumenta o crescimento de fungos melanizados. PLOS One. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0000457 

3. Dighton J., Tugay T. e Zhdanova N., 2008. Fungos e radiação ionizante de radionuclídeos. FEMS Microbiology Letters, Volume 281, Edição 2, abril de 2008, Páginas 109–120. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2008.01076.x 

4. Ekaterina D. & Casadevall A., 2008. Radiação ionizante: como os fungos lidam, se adaptam e exploram com a ajuda da melanina. Current Opinion in Microbiology. Volume 11, Edição 6, Dezembro de 2008, Páginas 525-531. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mib.2008.09.013 

5. Averesch NJH et al 2022. Cultivo do fungo dematiáceo Cladosporium sphaerospermum A bordo da Estação Espacial Internacional e os efeitos da radiação ionizante. Front. Microbiol., 05 de julho de 2022. Seção: Microbiologia Extrema, Volume 13, 2022. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.877625 

6. Sihver L., 2022. Fungos de Chernobyl como produtores de energia. Disponível em https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2022cosp…44.2639S/abstract 

7. Tibolla MH e Fischer J., 2025. Fungos radiotróficos e sua utilização como agentes de biorremediação de áreas afetadas pela radiação e como agentes protetores. Pesquisa, Sociedade e Desenvolvimento. DOI: https://doi.org/10.33448/rsd-v14i1.47965 

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