En 1986, la cuarta unidad de la central nuclear de Chernóbil, en Ucrania (antigua Unión Soviética), sufrió un incendio y una explosión de vapor de gran magnitud. Este accidente sin precedentes liberó al medio ambiente más del 5 % del núcleo radiactivo del reactor, compuesto por más de 100 elementos radiactivos (principalmente yodo-131, cesio-137 y estroncio-90). El nivel de radiación era extremadamente alto, impidiendo la supervivencia de las formas de vida en las inmediaciones. Los pinos en un área de 10 km² alrededor del lugar del accidente murieron en pocas semanas debido a la exposición a dosis letales de radiación. Sin embargo, ciertos mohos y hongos negros no solo sobrevivieron al peligrosamente alto nivel de radiación, sino que prosperaron en el lugar del accidente. Estudios posteriores aislaron alrededor de 2000 cepas de 200 especies de hongos. Se descubrió que las hifas de los hongos crecían hacia la fuente de radiación beta y gamma ionizante, del mismo modo que las plantas verdes crecen hacia la luz solar. Más interesante aún, la exposición a la radiación ionizante pareció haber potenciado el crecimiento de las células fúngicas melanizadas, lo que indica la captura de energía por el pigmento de melanina en presencia de radiación de alta energía (similar a la captura de energía por la clorofila en la luz solar durante la fotosíntesis). En 2022, un experimento a bordo de la Estación Espacial Internacional (EEI) demostró que estos hongos también presentaban capacidad de radiorresistencia y radiosíntesis en el espacio. Esto sugiere que los hongos melanizados que sobreviven y prosperan en condiciones de radiación extrema, como las del lugar del accidente de Chernóbil, podrían utilizarse para proteger las zonas habitadas por humanos en el espacio profundo de los rayos cósmicos y para capturar energía (de estos) con el fin de mejorar la autonomía energética de misiones espaciales como Artemis, orientadas a futuras estancias humanas en la Luna y Marte.
Los reactores nucleares de todo el mundo utilizan mayoritariamente uranio enriquecido con un contenido aproximado de 3-5% de uranio-235 como material fisionable (algunos reactores reproductores avanzados también pueden utilizar plutonio-239 o torio-233). Los principales productos de la fisión controlada del uranio-235 en los reactores son núcleos más ligeros de kriptón y bario, neutrones libres y una gran cantidad de energía. La posterior desintegración radiactiva de los fragmentos fisionables más ligeros e inestables (núcleos de kriptón y bario) libera partículas beta, rayos gamma y otros subproductos estables.
Accidente de Chernóbil (1986)
En 1986, un incendio y una explosión de vapor en la unidad 4 de la central nuclear de Chernóbil, en Ucrania (entonces Unión Soviética), provocaron la liberación al medio ambiente de más del 5 % del núcleo radiactivo del reactor. Este accidente sin precedentes liberó más de 100 elementos radiactivos, principalmente yodo-131, cesio-137 y estroncio-90. Estos dos últimos (cesio-137 y estroncio-90) aún se encuentran presentes en cantidades significativas en el entorno local, debido a sus largos periodos de semidesintegración, de aproximadamente 30 años. Estos dos isótopos son los principales responsables de que la Zona de Exclusión sea la zona más contaminada radiactivamente del planeta.
En algunas zonas de la Zona de Exclusión cercanas al emplazamiento se registran niveles de radiación extremadamente altos. El edificio del reactor destruido presenta un nivel de radiación superior a 20,000 roentgens por hora (en comparación, una dosis letal de radiación de aproximadamente 500 roentgens durante cinco horas representa menos del 1% de la radiación presente cerca del emplazamiento del reactor destruido).
El nivel de radiación en la zona de 10 km² que rodeaba la central de Chernóbil, dentro de la Zona de Exclusión (conocida como Bosque Rojo), era tan elevado que miles de pinos murieron pocas semanas después de estar expuestos a entre 60 y 100 grays (Gy) de radiación. Esta dosis de radiación fue letal para los pinos de la zona, que adquirieron un color rojo óxido y murieron. Incluso hoy en día, los rayos gamma alcanzan picos de alrededor de 17 milirems/hora (unos 170 µSv/h) en algunas zonas del Bosque Rojo. Los rayos gamma son radiación de muy alta energía. Penetran profundamente, arrancan electrones de átomos y moléculas y forman iones y radicales libres que causan daños irreparables a células y tejidos, incluyendo biomoléculas vitales como el ADN y las enzimas. La exposición a dosis muy altas de rayos gamma provoca la muerte de organismos vivos, como ocurrió con los pinos en los alrededores del lugar del accidente de Chernóbil. ¡Pero no siempre!
Ciertos hongos no solo sobrevivieron, sino que proliferaron en la zona de alta radiación del accidente de Chernóbil.
Si bien los pinos en un área de 10 km² que rodeaba el lugar del accidente murieron en cuestión de semanas debido a la exposición a niveles de radiación extremadamente altos, ciertos hongos negros, particularmente Cladosporium sphaerospermum y Alternaria alternata Se observó el crecimiento de hongos en las inmediaciones de la unidad 4 dañada pocos años después del accidente, a pesar de que el nivel de radiación era (y sigue siendo) letal. Esto fue sorprendente. Para 2004, diversos estudios aislaron cerca de 2000 cepas de 200 especies de hongos del lugar del accidente.
Curiosamente, se descubrió que las hifas de los hongos crecían hacia la fuente de radiación ionizante (de forma similar a como las plantas crecen hacia la luz solar, mostrando fototropismo). Al medir la respuesta de los hongos a la radiación ionizante, los investigadores demostraron que tanto la radiación beta como la gamma promueven el crecimiento direccional de las hifas hacia la fuente.
| Propiedades clave de los hongos de Chernóbil |
| radioresistencia – capacidad de ciertos hongos para sobrevivir a altos niveles de radiación |
| Radiotropismo – tendencia a crecer o moverse hacia una fuente de radiación ionizante. – análogo al fototropismo, donde las plantas crecen en respuesta a la luz |
| Radiosíntesis – Los hongos melanizados de Chernóbil convierten la radiación ionizante de alta energía en energía química utilizando el pigmento de melanina. – análogo a la fotosíntesis |
| Radiotrofia – proceso de utilizar la radiación ionizante como fuente de energía |
Debido a que las especies microbianas melanizadas son más comunes en la naturaleza, se creía que el pigmento de melanina desempeñaba un papel en la notable capacidad de algunos hongos para sobrevivir y prosperar en suelos contaminados con fragmentos fisionables (radionucleidos). Un experimento publicado en 2007 confirmó esta hipótesis. La exposición de la melanina a la radiación ionizante es clave. Dicha radiación alteró las propiedades electrónicas de los pigmentos de melanina, lo que permitió un mayor crecimiento de las células fúngicas melanizadas tras la exposición. Esto indicó que la melanina participa en la captura de energía (radiosíntesis), de forma similar a como lo hace la clorofila en la fotosíntesis. Asimismo, abrió la posibilidad de utilizar estos hongos en la limpieza de la contaminación por radionucleidos.
Misiones humanas y hábitats en el espacio profundo
A largo plazo, todas las civilizaciones planetarias se enfrentan a amenazas existenciales derivadas de impactos espaciales, de ahí la necesidad imperiosa de que los humanos se conviertan en una especie multiplanetaria. Se prevén misiones humanas al espacio profundo para establecer asentamientos humanos más allá de la Tierra. La misión lunar Artemis es un primer paso en esta dirección, cuyo objetivo es crear una presencia humana permanente en la Luna y sus alrededores, como preparación para futuras misiones y asentamientos humanos en Marte.
Uno de los mayores desafíos para las misiones humanas al espacio profundo reside en el flujo constante de potentes rayos cósmicos que impregnan todo el espacio. El campo magnético terrestre nos protege de los rayos cósmicos en la Tierra, pero estos representan el mayor riesgo para la salud durante las misiones humanas en el espacio. Por lo tanto, las misiones al espacio profundo requieren escudos protectores contra los rayos cósmicos. Por otro lado, la radiación cósmica también podría ser una fuente ilimitada de energía y aumentar la autonomía energética de las misiones de larga duración al espacio profundo si se dispusiera de la tecnología adecuada para aprovecharla.
Los hongos que prosperan en el sitio de Chernóbil, expuesto a altos niveles de radiación, podrían ofrecer una solución a los desafíos que plantea la radiación cósmica para las misiones y la habitabilidad humanas en el espacio profundo.
Como se mencionó anteriormente, se ha descubierto que ciertos hongos melanizados crecen en la zona altamente contaminada por radiación de la central nuclear de Chernóbil y en otros entornos terrestres con altos niveles de radiación. Al parecer, los pigmentos de melanina de estos hongos utilizan la radiación de alta energía para generar energía química (de forma similar a como la clorofila de las plantas verdes utiliza los rayos solares en la fotosíntesis). Por lo tanto, los hongos de Chernóbil podrían tener potencial para actuar como escudo protector contra los rayos cósmicos de alta energía (radiorresistencia) y como productores de energía (radiosíntesis) en misiones espaciales profundas, si sus capacidades se extienden a los rayos cósmicos en el espacio. Los investigadores ya han realizado pruebas en el espacio.
El hongo Cladosporium sphaerospermum Se cultivó a bordo de la Estación Espacial Internacional (EEI) para estudiar su crecimiento y su capacidad para absorber y atenuar los rayos cósmicos ionizantes durante 26 días en condiciones que simulaban la vida en la superficie de Marte. El resultado mostró una atenuación de la radiación cósmica debido a la biomasa fúngica y una ventaja de crecimiento en el espacio, lo que sugiere que las capacidades mostradas por ciertos hongos en el lugar del accidente de Chernóbil son extrapolables a los rayos cósmicos en el espacio.
Es demasiado pronto para afirmarlo, pero puede que en el futuro sea posible transportar estos hongos a la Luna y a Marte, donde, con la ayuda de la infraestructura adecuada, podrían funcionar como productores de energía química.
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Referencias:
- Zhdanova NN, et al 2004. La radiación ionizante atrae a los hongos del suelo. Mycol Res. 108: 1089–1096. DOI: https://doi.org/10.1017/S0953756204000966
- Dadachova E., et al 2007. La radiación ionizante modifica las propiedades electrónicas de la melanina y potencia el crecimiento de hongos melanizados. PLOS One. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0000457
- Dighton J., Tugay T. y Zhdanova N., 2008. Hongos y radiación ionizante de radionucleidos. FEMS Microbiology Letters, Volumen 281, Número 2, abril de 2008, páginas 109–120. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2008.01076.x
- Ekaterina D. y Casadevall A., 2008. Radiación ionizante: cómo los hongos la afrontan, se adaptan y la explotan con la ayuda de la melanina. Current Opinion in Microbiology. Volumen 11, Número 6, diciembre de 2008, páginas 525-531. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mib.2008.09.013
- Averesch NJH et al 2022. Cultivo del hongo dematiáceo Cladosporium sphaerospermum A bordo de la Estación Espacial Internacional y los efectos de la radiación ionizante. Front. Microbiol., 05 de julio de 2022. Sec. Microbiología Extrema, Volumen 13, 2022. DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.877625
- Sihver L., 2022. Los hongos de Chernóbil como productores de energía. Disponible en https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2022cosp…44.2639S/abstract
- Tibolla MH y Fischer J., 2025. Hongos radiotróficos y su uso como agentes de biorremediación en áreas afectadas por la radiación y como agentes protectores. Investigación, Sociedad y Desarrollo. DOI: https://doi.org/10.33448/rsd-v14i1.47965
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 suffered massive fire and steam explosion. The unprecedented accident released over 5% of the radioactive reactor core comprising of over 100 radioactive elements (mainly iodine-131, caesium-137, and strontium-90) in the environment. The radiation level was extremely high for the life forms in the vicinity to survive. The pine trees in 10 sq km area surrounding the accident site were killed within weeks due to exposure to lethal doses of radiation. However, certain molds and black fungi not only survived the dangerously high radiation level but were found to be thriving at the accident site. Subsequent studies isolated about 2000 strains of 200 species of fungi from the site. It was found that the fungal hyphae grew towards the source of ionizing beta and gamma radiation just the way green plants grow towards sunlight. More interestingly, exposure to ionising radiation seemed to have enabled the melanized fungal cells an enhanced growth indicating energy capture by melanin pigment in the presence of high energy radiation (similar to energy capture by chlorophyll in sunlight in photosynthesis). In 2022, an experiment aboard International Space Station (ISS) demonstrated that these fungi displayed the capabilities of radio-resistance and radio-synthesis in space as well. This suggests that the melanised fungi that survive and thrive in extreme radiation conditions like Chernobyl accident site can be used to shield deep-space human habitation from cosmic rays and to capture energy (from the cosmic rays) to enhance the energy-autonomy of the deep-space missions like Artemis towards future human habitation on the Moon and Mars.){kind=link}