เชื้อราเชอร์โนบิลเป็นเกราะป้องกันรังสีคอสมิกสำหรับภารกิจอวกาศลึก 

ในปี พ.ศ. 1986 โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนบิลหน่วยที่ 4 ในยูเครน (อดีตสหภาพโซเวียต) ประสบเหตุเพลิงไหม้และระเบิดไอน้ำอย่างรุนแรง อุบัติเหตุที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนนี้ทำให้แกนเครื่องปฏิกรณ์กัมมันตรังสีมากกว่า 5% ซึ่งประกอบด้วยธาตุกัมมันตรังสีมากกว่า 100 ชนิด (ส่วนใหญ่คือไอโอดีน-131 ซีเซียม-137 และสตรอนเซียม-90) ปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม ระดับรังสีสูงเกินไปจนสิ่งมีชีวิตในบริเวณใกล้เคียงไม่สามารถอยู่รอดได้ ต้นสนในพื้นที่ 10 ตารางกิโลเมตรโดยรอบสถานที่เกิดเหตุตายภายในไม่กี่สัปดาห์เนื่องจากการได้รับรังสีในปริมาณที่อันตราย อย่างไรก็ตาม เชื้อราและราดำบางชนิดไม่เพียงแต่รอดชีวิตจากระดับรังสีที่สูงจนเป็นอันตรายเท่านั้น แต่ยังพบว่าเชื้อราดำบางชนิดเจริญเติบโตได้ดีในพื้นที่เกิดเหตุ การศึกษาในเวลาต่อมาได้แยกเชื้อราประมาณ 2000 สายพันธุ์ จาก 200 ชนิด ออกจากพื้นที่ดังกล่าว พบว่าเส้นใยของเชื้อราเจริญเติบโตไปยังแหล่งกำเนิดรังสีเบต้าและแกมมาไอออไนซ์ เช่นเดียวกับที่พืชสีเขียวเจริญเติบโตไปยังแสงแดด ที่น่าสนใจยิ่งกว่านั้น การได้รับรังสีไอออไนซ์ดูเหมือนจะทำให้เซลล์เชื้อราเมลานินเติบโตได้ดีขึ้น ซึ่งบ่งชี้ว่าเม็ดสีเมลานินสามารถจับพลังงานได้มากขึ้นเมื่อได้รับรังสีพลังงานสูง (คล้ายกับการจับพลังงานโดยคลอโรฟิลล์ในแสงแดดในกระบวนการสังเคราะห์แสง) ในปี พ.ศ. 2022 การทดลองบนสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) แสดงให้เห็นว่าเชื้อราเหล่านี้มีความสามารถในการต้านทานรังสีและการสังเคราะห์รังสีในอวกาศเช่นกัน สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าเชื้อราเมลานินที่สามารถอยู่รอดและเจริญเติบโตได้ในสภาวะรังสีรุนแรง เช่น บริเวณที่เกิดอุบัติเหตุเชอร์โนบิล สามารถนำมาใช้เป็นเกราะป้องกันที่อยู่อาศัยของมนุษย์ในอวกาศลึกจากรังสีคอสมิก และจับพลังงาน (จากรังสีคอสมิก) เพื่อเสริมสร้างความเป็นอิสระด้านพลังงานของภารกิจอวกาศลึก เช่น อาร์เทมิส ไปสู่ที่อยู่อาศัยของมนุษย์ในอนาคตบนดวงจันทร์และดาวอังคาร  

เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ทั่วโลกส่วนใหญ่ใช้ยูเรเนียมเสริมสมรรถนะที่มียูเรเนียม-235 ประมาณ 3-5% เป็นวัสดุแตกตัว (เครื่องปฏิกรณ์แบบ Breeder ขั้นสูงบางเครื่องอาจใช้พลูโทเนียม-239 หรือทอเรียม-233 ด้วย) ผลิตภัณฑ์หลักจากการแตกตัวของยูเรเนียม-235 ในเครื่องปฏิกรณ์ ได้แก่ นิวเคลียสของคริปทอนและแบเรียมที่เบากว่า นิวตรอนอิสระ และพลังงานจำนวนมาก การสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีเพิ่มเติมของเศษวัสดุแตกตัวที่เบากว่าและไม่เสถียร (นิวเคลียสของคริปทอนและแบเรียม) จะปล่อยอนุภาคบีตา รังสีแกมมา และผลพลอยได้ที่เสถียรอื่นๆ  

อุบัติเหตุเชอร์โนบิล (1986) 

ในปี พ.ศ. 1986 เพลิงไหม้และการระเบิดของไอน้ำที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนบิลหน่วยที่ 4 ในยูเครน (ในขณะนั้นคือสหภาพโซเวียต) ส่งผลให้แกนเครื่องปฏิกรณ์กัมมันตรังสีมากกว่า 5% หลุดออกสู่สิ่งแวดล้อม อุบัติเหตุที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนนี้ทำให้มีการปล่อยธาตุกัมมันตรังสีมากกว่า 100 ชนิดสู่สิ่งแวดล้อม ธาตุหลัก ได้แก่ ไอโอดีน-131 ซีเซียม-137 และสตรอนเซียม-90 ธาตุสองชนิดหลัง (ซีเซียม-137 และสตรอนเซียม-90) ยังคงมีอยู่ในสิ่งแวดล้อมท้องถิ่นเป็นจำนวนมาก เนื่องจากมีอายุครึ่งชีวิตยาวนานกว่าประมาณ 30 ปี ไอโซโทปทั้งสองนี้เป็นปัจจัยหลักที่ทำให้เขตห้ามเข้า (Exclusion Zone) เป็นพื้นที่ที่มีการปนเปื้อนกัมมันตภาพรังสีมากที่สุดในโลก  

บางพื้นที่ในเขตหวงห้ามใกล้กับพื้นที่ปฏิบัติการมีระดับรังสีสูงมาก อาคารเตาปฏิกรณ์ที่ถูกทำลายมีระดับรังสีมากกว่า 20,000 เรนต์เกนต่อชั่วโมง (เพื่อการเปรียบเทียบ ปริมาณรังสีที่ร้ายแรงถึงชีวิตคือประมาณ 500 เรนต์เกนภายในห้าชั่วโมง ซึ่งน้อยกว่า 1% ของปริมาณรังสีใกล้พื้นที่ปฏิบัติการเตาปฏิกรณ์ที่ถูกทำลาย)   

ระดับรังสีในพื้นที่ 10 ตารางกิโลเมตรโดยรอบโรงไฟฟ้าเชอร์โนบิลภายในเขตหวงห้าม (หรือที่เรียกว่าป่าแดง) สูงมากจนต้นสนหลายพันต้นตายภายในไม่กี่สัปดาห์หลังจากได้รับรังสีประมาณ 60-100 เกรย์ (Gy) ปริมาณรังสีนี้เป็นอันตรายต่อต้นสนในพื้นที่ซึ่งเปลี่ยนเป็นสีแดงสนิมและตายไป แม้กระทั่งทุกวันนี้ รังสีแกมมามีปริมาณสูงสุดอยู่ที่ประมาณ 17 มิลลิเรมต่อชั่วโมง (ประมาณ 170 ไมโครซีเวิร์ตต่อชั่วโมง) ในบางพื้นที่ของป่าแดง รังสีแกมมาเป็นรังสีพลังงานสูงมาก รังสีเหล่านี้สามารถทะลุทะลวงลึกและดึงอิเล็กตรอนออกจากอะตอมและโมเลกุล ก่อให้เกิดไอออนและอนุมูลอิสระที่ก่อให้เกิดความเสียหายอย่างไม่สามารถแก้ไขได้ต่อเซลล์และเนื้อเยื่อ รวมถึงชีวโมเลกุลที่สำคัญอย่างดีเอ็นเอและเอนไซม์ การได้รับรังสีแกมมาในปริมาณสูงมากส่งผลให้สิ่งมีชีวิตตาย เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นกับต้นสนรอบพื้นที่ประสบภัยเชอร์โนบิล แต่ก็ไม่เสมอไป!  

เชื้อราบางชนิดไม่เพียงแต่รอดชีวิตแต่ยังเจริญเติบโตในพื้นที่อุบัติเหตุเชอร์โนบิลที่มีรังสีสูง  

ในขณะที่ต้นสนในพื้นที่ 10 ตารางกิโลเมตรโดยรอบสถานที่เกิดอุบัติเหตุตายภายในไม่กี่สัปดาห์เนื่องจากได้รับรังสีในระดับสูงมาก เชื้อราสีดำบางชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แคลโดสปอเรียม สเฟอโรสเพอร์มัม และ อัลเทอร์นาเรีย อัลเทอร์นาตา พบว่ามีการเจริญเติบโตในบริเวณใกล้เคียงกับหน่วยที่ 4 ที่ได้รับความเสียหายไม่กี่ปีหลังเกิดอุบัติเหตุ แม้ว่าระดับรังสีจะอยู่ในระดับที่เป็นอันตรายถึงชีวิตก็ตาม เรื่องนี้น่าประหลาดใจ ในปี พ.ศ. 2004 มีการศึกษาหลายชิ้นที่แยกเชื้อราได้ประมาณ 2000 สายพันธุ์ จาก 200 ชนิด จากบริเวณที่เกิดอุบัติเหตุ  

ที่น่าสนใจคือ พบว่าเส้นใยของเชื้อราเจริญเติบโตเข้าหาแหล่งกำเนิดรังสีไอออไนซ์ (เช่นเดียวกับที่พืชเจริญเติบโตเข้าหาแสงแดดซึ่งแสดงถึงการตอบสนองต่อแสง) เมื่อวัดการตอบสนองของเชื้อราต่อรังสีไอออไนซ์ นักวิจัยแสดงให้เห็นว่าทั้งรังสีเบตาและรังสีแกมมาส่งเสริมการเจริญเติบโตของเส้นใยไปยังแหล่งกำเนิดรังสี  

เนื่องจากจุลินทรีย์เมลานินพบได้ทั่วไปในธรรมชาติ จึงเชื่อกันว่ารงควัตถุเมลานินมีบทบาทสำคัญต่อความสามารถอันน่าทึ่งของเชื้อราบางชนิดในการอยู่รอดและเจริญเติบโตในดินที่ปนเปื้อนเศษวัสดุแตกตัวได้ (เรดิโอนิวไคลด์) การทดลองที่ตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2007 พบว่าเป็นเช่นนั้นจริง การสัมผัสเมลานินกับรังสีไอออไนซ์เป็นกุญแจสำคัญ รังสีไอออไนซ์ได้เปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของรงควัตถุเมลานิน ทำให้เซลล์เชื้อราเมลานินเติบโตได้ดีขึ้นหลังจากได้รับรังสีไอออไนซ์ สิ่งนี้บ่งชี้ว่าเมลานินมีบทบาทในการจับพลังงาน (การสังเคราะห์รังสี) เช่นเดียวกับที่คลอโรฟิลล์มีบทบาทในการสังเคราะห์แสง นอกจากนี้ยังหมายถึงความเป็นไปได้ในการใช้เชื้อราเหล่านี้ในการกำจัดการปนเปื้อนของเรดิโอนิวไคลด์อีกด้วย   

ภารกิจและที่อยู่อาศัยของมนุษย์ในอวกาศลึก  

ในระยะยาว อารยธรรมดาวเคราะห์ทุกแห่งล้วนเผชิญกับภัยคุกคามจากการชนจากอวกาศ ดังนั้นจึงมีความจำเป็นอย่างยิ่งที่มนุษย์จะต้องกลายเป็นเผ่าพันธุ์ที่มีหลายดาวเคราะห์ ภารกิจอวกาศลึกของมนุษย์ถูกวางแผนไว้เพื่อสร้างที่อยู่อาศัยของมนุษย์นอกโลก ภารกิจอาร์เทมิส มูน มิส คือจุดเริ่มต้นในทิศทางนี้ ซึ่งมีเป้าหมายเพื่อสร้างการดำรงอยู่ของมนุษย์ในระยะยาวบนดวงจันทร์และบริเวณโดยรอบ เพื่อเตรียมความพร้อมสำหรับภารกิจและที่อยู่อาศัยของมนุษย์บนดาวอังคาร   

หนึ่งในความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดก่อนภารกิจอวกาศลึกของมนุษย์คือรังสีคอสมิกอันทรงพลังที่แผ่กระจายอยู่ตลอดเวลา ซึ่งแผ่กระจายไปทั่วทุกหนแห่งในอวกาศ สนามแม่เหล็กของโลกปกป้องเราจากรังสีคอสมิกบนโลก แต่กลับเป็นความเสี่ยงต่อสุขภาพที่ยิ่งใหญ่ที่สุดสำหรับภารกิจอวกาศของมนุษย์ ดังนั้น ภารกิจอวกาศลึกจึงจำเป็นต้องมีเกราะป้องกันรังสีคอสมิก ในทางกลับกัน รังสีคอสมิกอาจเป็นแหล่งพลังงานที่ไร้ขีดจำกัด และช่วยเพิ่มอิสระด้านพลังงานของภารกิจอวกาศลึกที่ใช้เวลานานกว่า หากมีเทคโนโลยีที่เหมาะสมในการใช้ประโยชน์จากรังสีเหล่านี้ 

เชื้อราที่เจริญเติบโตในพื้นที่เชอร์โนบิลที่มีรังสีสูงอาจเป็นทางออกสำหรับความท้าทายที่เกิดจากรังสีคอสมิกต่อภารกิจและที่อยู่อาศัยของมนุษย์ในอวกาศลึก  

ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว เชื้อราเมลานินบางชนิดเจริญเติบโตในบริเวณที่มีการปนเปื้อนรังสีสูงของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เชอร์โนบิลที่ได้รับความเสียหาย และในสภาพแวดล้อมที่มีรังสีสูงอื่นๆ บนโลก เห็นได้ชัดว่ารงควัตถุเมลานินในเชื้อราเหล่านี้ใช้ประโยชน์จากรังสีพลังงานสูงเพื่อสร้างพลังงานเคมี (เช่นเดียวกับที่คลอโรฟิลล์ในพืชสีเขียวใช้แสงอาทิตย์ในการสังเคราะห์แสง) ดังนั้น เชื้อราเชอร์โนบิลอาจมีศักยภาพในการทำหน้าที่เป็นทั้งเกราะป้องกันรังสีคอสมิกพลังงานสูง (ต้านทานรังสี) และเป็นแหล่งผลิตพลังงาน (สังเคราะห์รังสี) ในภารกิจอวกาศลึก หากความสามารถของเชื้อราขยายไปถึงรังสีคอสมิกในอวกาศ นักวิจัยได้ทดสอบสิ่งนี้ในอวกาศ  

เรื่องของเชื้อรา แคลโดสปอเรียม สเฟอโรสเพอร์มัม ได้รับการเพาะเลี้ยงบนสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) เพื่อศึกษาการเจริญเติบโตและความสามารถในการดูดซับและลดทอนรังสีคอสมิกที่ก่อให้เกิดไอออนเป็นเวลา 26 วัน ในสภาพที่จำลองการอยู่อาศัยบนพื้นผิวดาวอังคาร ผลการทดลองแสดงให้เห็นถึงการลดทอนรังสีคอสมิกอันเนื่องมาจากชีวมวลของเชื้อรา และข้อได้เปรียบในการเจริญเติบโตในอวกาศ ซึ่งบ่งชี้ว่าศักยภาพของเชื้อราบางชนิดที่บริเวณจุดเกิดอุบัติเหตุเชอร์โนบิลนั้นสามารถขยายไปถึงรังสีคอสมิกในอวกาศได้  

ยังเร็วเกินไปที่จะพูด แต่ในอนาคตอาจมีความเป็นไปได้ที่จะขนส่งเชื้อราเหล่านี้ไปยังดาวอังคารและดาวอังคาร ซึ่งด้วยความช่วยเหลือของโครงสร้างพื้นฐานที่เหมาะสม เชื้อราเหล่านี้จะสามารถทำหน้าที่เป็นผู้ผลิตพลังงานเคมีได้  

*** 

อ้างอิง:  

1. ซดาโนวา เอ็นเอ็น, อัล et 2004. รังสีไอออไนซ์ดึงดูดเชื้อราในดิน Mycol Res. 108: 1089–1096. DOI: https://doi.org/10.1017/S0953756204000966 

2. ดาดาโชวา อี., อัล et 2007. รังสีไอออไนซ์เปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของเมลานินและส่งเสริมการเจริญเติบโตของเชื้อราเมลานิน PLOS One. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0000457 

3. Dighton J., Tugay T., และ Zhdanova N., 2008. เชื้อราและรังสีไอออไนซ์จากนิวไคลด์กัมมันตรังสี FEMS Microbiology Letters, เล่มที่ 281, ฉบับที่ 2, เมษายน 2008, หน้า 109–120. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2008.01076.x 

4. Ekaterina D. & Casadevall A., 2008. รังสีไอออไนซ์: เชื้อรารับมือ ปรับตัว และใช้ประโยชน์จากเมลานินอย่างไร Current Opinion in Microbiology. เล่มที่ 11, ฉบับที่ 6, ธันวาคม 2008, หน้า 525-531. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mib.2008.09.013 

5. อาเวเรสช์ NJH อัล et 2022. การเพาะเลี้ยงเชื้อรา Dematiaceous แคลโดสปอเรียม สเฟอโรสเพอร์มัม บนสถานีอวกาศนานาชาติและผลกระทบของรังสีไอออไนซ์ วารสาร Microbiol., 05 กรกฎาคม 2022 วารสาร Extreme Microbiology เล่มที่ 13 ปี 2022 DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.877625 

6. Sihver L., 2022. เชื้อราเชอร์โนบิลในฐานะผู้ผลิตพลังงาน เข้าถึงได้ที่ https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2022cosp…44.2639S/abstract 

7. Tibolla MH และ Fischer J., 2025. เชื้อราเรดิโอโทรฟิกและการใช้เป็นสารฟื้นฟูทางชีวภาพในพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากรังสีและเป็นสารป้องกัน งานวิจัย สังคม และการพัฒนา DOI: https://doi.org/10.33448/rsd-v14i1.47965 

*** 

บทความที่เกี่ยวข้อง 

• การสูญพันธุ์ครั้งใหญ่ในประวัติศาสตร์ของชีวิต: ความสำคัญของภารกิจ Artemis Moon และ Planetary Defense DART ของ NASA (23 สิงหาคม 2022)  

• ภารกิจ Artemis Moon: สู่ห้วงอวกาศของมนุษย์ที่ห้วงอวกาศ (11 สิงหาคม 2022) 

• …. Pale Blue Dot บ้านเดียวที่เราเคยรู้จัก (13 มกราคม 2022) 

***