Среди отечественных грибников в Германии само собой разумеется, что многие съедобные грибы в наших лесах все еще загрязнены радионуклидами в результате Чернобыльской ядерной катастрофы 1986 года. Менее известно, что грибы также могут накапливать другие тяжелые металлы.

Команда из Центра Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR) в настоящее время исследовала особенности взаимодействия четырех различных видов грибов с европием как нерадиоактивным и химическим аналогом некоторых актинидов и других представителей редкоземельных элементов.

Таким образом, ученые расшифровывают миграционное поведение радионуклидов в окружающей среде: детали, которые необходимы как для оценки опасности, так и для разработки процедур промышленной рекультивации или извлечения.

"Взаимодействие грибов с европием на молекулярном уровне в настоящее время особенно интересно с радиотоксикологической точки зрения, поскольку этот редкоземельный элемент является аналогом трехвалентных актинидов америция и кюрия, причем америций, в частности, ответственен за высокую радиотоксичность в Чернобыле в будущем", - объясняет доктор Аликс Гюнтер из Институт ресурсной экологии в ХЗДР.

Очень опасный радионуклид америций-241 не был выделен во время взрыва реактора. Однако был выделен плутоний-241, который распадается на америций-241 с периодом полураспада 14,4 года. Другие радионуклиды, такие как цезий или стронций, будут медленно исчезать, но доля америция будет продолжать расти и не достигнет своего пика, по оценкам, через 70-80 лет после аварии.

"Кроме того, редкоземельный металл европий является важным компонентом множества высокотехнологичных продуктов. Во время извлечения или даже при неправильной утилизации европий может попасть в окружающую среду. Как аналог кальция, европий может серьезно нарушать клеточный метаболизм в организме человека", - говорит коллега Гюнтера по институту доктор Йоханнес Рафф, описывая вторую мотивацию их совместной работы. Обе темы поднимают перед исследователями один и тот же вопрос: взаимодействуют ли различные виды грибов с этими тяжелыми металлами одинаковым образом?

Удивительный мир грибов

Грибы - замечательные существа: в крайних случаях они могут жить более тысячи лет и достигать площади в несколько сотен гектаров, а биомасса - более 500 тонн. Однако в накоплении тяжелых металлов плодовые тела, которые до сих пор были в центре внимания, не играют главной роли, хотя их сбор и потребление образуют ворота в пищевую цепочку человека. В первую очередь подземная тонкая сеть мицелия отвечает, в частности, за поглощение тяжелых металлов из окружающей среды.

Для своей работы исследователи выбрали разлагающие древесину грибы, такие как обыкновенный раздвоенный гриб (Schizophyllum commune), вешенка (Pleurotus ostreatus) и тигровый пилильщик (Lentinus tigrinus), а также белый пестрец (Leucoagaricus naucinus), который питается мертвой органикой. Они противопоставили этим грибам европий.

В предыдущей работе они изучали реакцию грибов на элементы цезий, стронций и уран, поскольку они либо играют важную роль в радиотоксичности, либо являются компонентами ядерного топлива. Из этих исследований они узнали, например, что расщепленные жабры могут поглощать большое количество урана в свои клетки, не умирая.

Отчасти благодаря превосходному техническому оснащению Института экологии ресурсов и плодотворному сотрудничеству с Центром ионного пучка HZDR, команда теперь смогла использовать комбинацию спектроскопии и микроскопии для выяснения взаимосвязи между наличием различных форм связывания европия и соответствующего сайта связывания на поверхности или в в камере.

Аппетит к тяжелым металлам у грибов: выражен по-разному

Их результаты демонстрируют, что грибы очень по-разному взаимодействуют с тяжелым металлом. В то время как природа химического взаимодействия одинакова для всех грибов, задействованные клеточные компоненты и, следовательно, транспорт и поглощение, а также места накопления в клетке сильно различаются. Например, в то время как белая пятнистость связывает лишь небольшое количество европия, который иммобилизован в клетке тонко распределенным образом, расщепленная жабра может связывать в четыре раза больше европия по сравнению с другими грибами.

Этот вид относится к грибам белой гнили, то есть грибам, которые могут разлагать древесный компонент лигнин, чтобы использовать его для своего метаболизма. Они образуют нерастворимые европийсодержащие осадки на внешней стороне клеточной стенки: признак того, что грибы также по-разному относятся к тяжелым металлам в соответствии с их физиологией питания.

Команда надеется найти множество применений своим выводам. По мнению Раффа, возможны методы, которые, например, могут снова сделать районы, загрязненные тяжелыми металлами, пригодными для сельского хозяйства: "Однако для этого нам нужно еще точнее понять молекулярные процессы и транспорт внутри организма".

Гюнтер отмечает деталь, которая некоторое время занимала ученых Россендорфа: "Благодаря долгой жизни некоторых видов грибов радиоактивные вещества могли частично храниться до тех пор, пока они не распадутся. По этой причине они могли бы быть пригодны для принятия мер быстрой радиационной защиты, с одной стороны, и для восстановления загрязненных почв - с другой. И мы также видим возможность очистки загрязненной воды: здесь наши грибы могут быть использованы в качестве материалов-носителей в очистных колоннах".

Кроме того, эти двое хотят использовать свою работу, чтобы пролить свет на поведение радионуклидов в нашей окружающей среде, которое до сих пор было понято лишь частично. Эти знания являются предпосылкой для детального моделирования и прогнозирования, которые, в свою очередь, необходимы для реалистичной оценки рисков.