真菌以輻射為食嗎?

顯然,但前提是它們含有黑色素,這是一種在人類中作為皮膚色素的化學物質

就像向著太陽生長的植物一樣,被黑色素(一種皮膚色素)染黑的深色真菌在受汙染的土壤中會趨向輻射。科學家們觀察到,在1986年切爾諾貝利核電站發生核洩漏後的幾年裡,這些介於植物和動物之間的生物體使周圍的土地變黑。“產生黑色素的生物體在這種土壤中具有生長優勢,”紐約市阿爾伯特·愛因斯坦醫學院的微生物學家阿圖羅·卡薩德瓦爾說。“在許多商業核反應堆中,放射性水被黑色素生物汙染。沒人真正知道它們在那裡做什麼。”

然而,卡薩德瓦爾和他的同事們有一個理論。基於對三種不同型別真菌的實驗,他們認為,含有黑色素的菌種會吸收電離輻射中的高能量,並以某種方式將其轉化為生物學上有用(且無害)的形式,類似於黑暗而危險的光合作用版本。“我們能夠看到,在輻射場中,黑色真菌相對於白色真菌的生長明顯更快,”他說。“這是觀察到的現象。如何解釋它……才是有趣推測的來源。”

PLoS One線上發表的一篇論文中,卡薩德瓦爾和他的同事報告說,電離輻射改變了黑色素分子的電子結構,並且具有天然黑色素外殼(土壤棲息的枝孢黴和酵母狀的皮膚癬菌品種)的真菌,在缺乏其他營養的情況下,在輻射存在下生長得更好。他們還報告說,被誘導產生黑色素外殼的真菌(人類病原體新型隱球菌)在這樣的輻射水平下生長良好,而不含色素的真菌則不然。此外,當暴露於正常電離輻射量的500倍時(仍遠低於殺死堅韌真菌形式所需的輻射水平),皮膚癬菌的白化突變菌株的生長不如其黑色同類。


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“一直以來的假設是,我們不知道為什麼松露和其他真菌是黑色的,”卡薩德瓦爾說。“如果它們具有某種原始的採集陽光或採集某種背景輻射的能力,那麼很多真菌都會利用它。”

黑色素吸收紫外線,作為人類皮膚的天然防曬霜。“黑色素非常擅長吸收能量,然後儘快將其消散,”澳大利亞布里斯班昆士蘭大學的生物物理學家詹妮弗·里茲說。“它透過非常有效地將能量轉化為熱量來實現這一點。”

但卡薩德瓦爾和他的同事、愛因斯坦大學的核化學家葉卡捷琳娜·達達喬娃推測,在這種情況下,黑色素的作用類似於一個降壓變壓器,減弱能量,直到它可以被真菌利用。“能量變得……很低[在]一定程度上,真菌已經可以將其用作化學能,”達達喬娃辯稱。“保護在這裡不起作用。這是真正的能量轉換。”

真菌學家和生物物理學家都認為這個概念既有趣又具有潛在的可行性。“由於黑色素通常被真菌和其他生物體用來保護自己免受紫外線輻射,因此黑色素受到電離輻射的影響也許並不令人驚訝,”弗吉尼亞州喬治梅森大學的真菌學家阿爾伯特·托爾齊利說,並補充說“如果屬實,隨後的生長增強是一種新的反應。”

里茲對此持懷疑態度。“當暴露於[電離輻射]時,用較高水平黑色素保護的真菌可能生長得更好,這並不讓我感到驚訝,因為未受保護的真菌更有可能受到輻射的傷害,”她說。“然而,我認為黑色素參與能量捕獲和利用的說法不太可能。”

需要進行更多的研究來證實真菌是否能夠將透過收集輻射來生長的能力新增到它們看似超能力的列表中,但這確實提出了一個問題,即食用真菌(如蘑菇)是否多年來一直隱藏著這種未被發現的功能。如果屬實,黑色素可以被基因工程改造到光合作用植物中以提高它們的生產力,或者含有黑色素的真菌可以用於服裝中,以保護工人免受輻射,甚至可以在太空中作為宇航員的食物進行養殖。該小組計劃進一步測試,看看含有黑色素的真菌是否也在將電磁頻譜的其他波長轉化為能量。

“[黑色素]不反射任何光線;所有光線都進入其中。難道所有光線都消失在黑色素中,而沒有任何用途嗎?生物學是令人難以置信的創造性,”卡薩德瓦爾辯稱。畢竟,嗜極端微生物在海底熱液噴口的炎熱和酸性環境中茁壯成長,或者以地球深處衰變的放射性岩石的輻射為生。“這並非不可能,”卡薩德瓦爾說,真菌在黑色素的幫助下收集電離輻射中的能量。但這出乎意料且奇怪。

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