チェルノブイリ菌類は深宇宙探査における宇宙線防御に 

1986年、ウクライナ（旧ソ連）のチェルノブイリ原子力発電所4号機で大規模な火災と水蒸気爆発が発生しました。この未曾有の事故により、100種類以上の放射性元素（主にヨウ素131、セシウム137、ストロンチウム90）を含む放射性原子炉炉心の5%以上が環境中に放出されました。放射線レベルは付近の生物が生存するには極めて高く、事故現場周辺の10平方キロメートルに生えていた松の木は致死量の放射線にさらされ、数週間以内に枯死しました。しかし、ある種のカビや黒色菌は危険なほど高い放射線レベルを生き延びただけでなく、事故現場で繁殖していることがわかりました。その後の研究で、現場から約200種の菌類、2000株が分離されました。菌糸は緑の植物が日光に向かって成長するのと同じように、電離ベータ線とガンマ線の発生源に向かって成長することがわかりました。さらに興味深いことに、電離放射線への曝露はメラニン化した真菌細胞の成長を促進したようで、これは高エネルギー放射線存在下でのメラニン色素によるエネルギー捕捉（光合成における太陽光中のクロロフィルによるエネルギー捕捉に類似）を示唆しています。2022年には、国際宇宙ステーション（ISS）での実験により、これらの真菌が宇宙空間においても放射線耐性と放射線合成能力を示すことが実証されました。これは、チェルノブイリ事故現場のような極限の放射線環境下でも生存・増殖するメラニン化した真菌が、深宇宙における人類の居住地を宇宙線から保護し、アルテミス計画のような深宇宙ミッションのエネルギー自立性を高めるために宇宙線からエネルギーを捕捉するために利用できることを示唆しています。これは、将来の月や火星における人類の居住地構築を目指しています。  

世界中の原子炉は、主に約3～5%のウラン235を含む濃縮ウランを核分裂性物質として利用しています（一部の先進増殖炉では、プルトニウム239またはトリウム233も使用される場合があります）。原子炉内でウラン235を制御核分裂させると、主に軽いクリプトンとバリウムの核分裂生成物、自由中性子、そして大量のエネルギーが生成されます。不安定な軽い核分裂性核種（クリプトンとバリウムの核）はさらに放射性崩壊を起こし、ベータ粒子、ガンマ線、その他の安定した副生成物を放出します。  

チェルノブイリ原発事故（1986年） 

1986年、ウクライナ（当時ソビエト連邦）のチェルノブイリ原子力発電所第4号機で火災と水蒸気爆発が発生し、放射性原子炉の炉心の5%以上が環境に放出されました。この前例のない事故により、100種類以上の放射性元素が環境に放出されました。主なものはヨウ素131、セシウム137、ストロンチウム90でした。セシウム137とストロンチウム90は半減期が約30年と長いため、現在も地域環境に相当な量で存在しています。この2つの同位体が、地球上で最も放射能汚染された地域となっている主な原因です。  

現場付近の立入禁止区域の一部では、放射線レベルが極めて高くなっています。破壊された原子炉建屋では、毎時2万レントゲンを超える放射線量となっています（ちなみに、5時間で約500レントゲンが致死量の放射線量であり、これは破壊された原子炉建屋付近の放射線量の1%未満です）。   

チェルノブイリ原子力発電所の周囲の立入禁止区域内の10平方キロメートルの地域（通称「赤い森」）の放射線レベルは非常に高く、数千本の松の木が約60～100グレイ（Gy）の放射線に被曝した後、数週間以内に枯死しました。この放射線量は、その地域の松の木にとって致命的であり、松の木は赤さび色に変色して枯死しました。今日でも、「赤い森」の一部の場所でガンマ線のピークは毎時約17ミリレム（約170マイクロシーベルト/時）に達します。ガンマ線は非常に高エネルギーの放射線です。体内に深く浸透し、原子や分子から電子をはじき飛ばしてイオンやフリーラジカルを形成し、DNAや酵素などの重要な生体分子を含む細胞や組織に修復不可能な損傷を与えます。チェルノブイリ事故現場周辺の松の木に起こったように、非常に高線量のガンマ線に被曝すると生物の死につながります。しかし、常にそうなるとは限りません。  

ある種の菌類は、高放射線量のチェルノブイリ事故現場で生き残っただけでなく、繁殖した。  

事故現場周辺の10平方キロメートルの範囲の松の木は、非常に高い放射線レベルにさらされたため数週間で枯れてしまいましたが、特に黒い菌類は クラドスポリウム・スフェロスペルマム および アルテルナリア・アルテルナタ 事故から数年後、放射線レベルが致死レベルであったにもかかわらず、損傷した4号機付近で真菌の増殖が観察されました。これは驚くべきことでした。2004年までに、様々な研究により、事故現場から約200種、2000株の真菌が分離されました。  

興味深いことに、真菌の菌糸は電離放射線源に向かって成長することが分かりました（植物が光屈性を示し太陽光に向かって成長するのと全く同じです）。真菌の電離放射線に対する反応を測定した結果、ベータ線とガンマ線の両方が菌糸の電離放射線源への方向性成長を促進することが示されました。  

メラニン化した微生物種は自然界に多く見られるため、核分裂性核種（放射性核種）に汚染された土壌中で一部の菌類が生存し、繁殖するという驚くべき能力には、メラニン色素が関与していると考えられてきました。2007年に発表された実験により、これが事実であることが示されました。鍵となるのはメラニンの電離放射線への曝露です。電離放射線はメラニン色素の電子特性を変化させ、メラニン化した菌類細胞は電離放射線曝露後に成長を促進させました。これは、メラニンが光合成におけるクロロフィルの役割と同様に、エネルギー捕捉（放射合成）において役割を果たしていることを示唆しています。これはまた、これらの菌類を放射性核種汚染の浄化に利用できる可能性も示唆しています。   

深宇宙における人類のミッションと居住  

長期的には、すべての惑星文明は宇宙からの衝突によって存亡の危機に瀕しており、人類は複数の惑星に居住する種族となることが不可欠となっています。深宇宙有人ミッションは、地球外における人類の居住地の建設を目的として構想されています。アルテミス・ムーン・ミッションは、この方向性の第一歩であり、火星での有人ミッションと居住地建設の準備として、月とその周辺における長期的な人類の居住地の創出を目指しています。   

深宇宙有人ミッションにおける最大の課題の一つは、宇宙のあらゆる場所に遍在する強力な宇宙線の絶え間ない流れです。地球の磁場は地球上では宇宙線から私たちを守ってくれますが、宇宙における有人ミッションにとっては最大の健康リスクとなります。そのため、深宇宙ミッションには宇宙線からの防護シールドが必要です。一方で、宇宙線は無限のエネルギー源となる可能性があり、適切な技術があれば、より長期の深宇宙ミッションにおけるエネルギー自立性を高めることができます。 

チェルノブイリの高放射線現場で繁殖する菌類は、宇宙放射線が深宇宙での人類のミッションや居住にもたらす課題に対する解決策となるかもしれない。  

前述の通り、損傷したチェルノブイリ原子力発電所の高放射線汚染地域や地球上のその他の高放射線環境では、特定のメラニン化菌類が生育することが確認されています。これらの菌類のメラニン色素は、高エネルギー放射線を利用して化学エネルギーを生成するようです（緑色植物のクロロフィルが光合成で太陽光線を利用するのと全く同じです）。したがって、チェルノブイリ菌類は、その能力が宇宙空間の宇宙線にも及ぶ場合、深宇宙ミッションにおいて高エネルギー宇宙線に対する防御シールド（放射線耐性）とエネルギー生産者（放射合成）の両方として機能する可能性があります。研究者たちは宇宙でこれを検証しました。  

真菌 クラドスポリウム・スフェロスペルマム 国際宇宙ステーション（ISS）内で、火星表面の居住環境を模擬した条件下で26日間にわたり菌株を培養し、その成長と電離宇宙線の吸収・減衰能力を研究しました。その結果、菌類のバイオマスによる宇宙放射線の減衰と宇宙での成長優位性が示され、チェルノブイリ原発事故現場で特定の菌類が示した能力が宇宙の宇宙線にも応用可能であることが示唆されました。  

まだ断言するのは時期尚早だが、将来的にはこれらの菌類を月や火星に輸送することが可能になるかもしれない。そこでは適切なインフラの助けを借りて、これらの菌類が化学エネルギー生産者として機能するようになるだろう。  

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参照：  

1. ジダノワNN、 ら 2004. 電離放射線は土壌菌を引き寄せる. Mycol Res. 108: 1089–1096. DOI: https://doi.org/10.1017/S0953756204000966 

2. ダダチョヴァ E.、 ら 2007. 電離放射線はメラニンの電子特性を変化させ、メラニン化した真菌の増殖を促進する。PLOS One. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0000457 

3. Dighton J., Tugay T., Zhdanova N., 2008. 真菌と放射性核種からの電離放射線．FEMS Microbiology Letters, 第281巻第2号, 2008年4月, 109–120ページ. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2008.01076.x 

4. Ekaterina D. & Casadevall A., 2008. 「電離放射線：真菌はメラニンの助けを借りてどのように対処し、適応し、そして利用するのか」Current Opinion in Microbiology. 第11巻、第6号、2008年12月、525-531ページ。DOI: https://doi.org/10.1016/j.mib.2008.09.013 

5. アヴェレッシュ NJH ら 2022. デマティア科菌類の栽培 クラドスポリウム・スフェロスペルマム 国際宇宙ステーション搭乗時における電離放射線の影響。Front. Microbiol.、2022年7月5日。Extreme Microbiology第13巻2022年版。DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.877625 

6. Sihver L., 2022. エネルギー生産菌としてのチェルノブイリ菌類。 https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2022cosp…44.2639S/abstract 

7. Tibolla MH、Fischer J.、2025.「放射性栄養菌と、放射線影響地域のバイオレメディエーション剤および防護剤としての利用」研究、社会、開発。DOI: https://doi.org/10.33448/rsd-v14i1.47965 

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