गहरे अंतरिक्ष मिशनों के लिए कॉस्मिक किरणों से सुरक्षा कवच के रूप में चेरनोबिल कवक 

1986 में, यूक्रेन (तत्कालीन सोवियत संघ) में चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र की चौथी इकाई में भीषण आग और भाप विस्फोट हुआ। इस अभूतपूर्व दुर्घटना में 100 से अधिक रेडियोधर्मी तत्वों (मुख्य रूप से आयोडीन-131, सीज़ियम-137 और स्ट्रोंटियम-90) से युक्त रेडियोधर्मी रिएक्टर कोर का 5% से अधिक भाग पर्यावरण में फैल गया। विकिरण का स्तर इतना अधिक था कि आसपास के जीवों का जीवित रहना संभव नहीं था। दुर्घटनास्थल के आसपास के 10 वर्ग किलोमीटर क्षेत्र में स्थित चीड़ के पेड़ विकिरण की घातक मात्रा के संपर्क में आने के कारण कुछ ही हफ्तों में नष्ट हो गए। हालाँकि, कुछ फफूंद और काले कवक न केवल खतरनाक रूप से उच्च विकिरण स्तर से बच गए, बल्कि दुर्घटनास्थल पर पनपते भी पाए गए। बाद के अध्ययनों में उस स्थान से कवक की 200 प्रजातियों के लगभग 2000 उपभेदों को अलग किया गया। अधिक दिलचस्प बात यह है कि आयनकारी विकिरण के संपर्क में आने से मेलानाइज्ड फंगल कोशिकाओं को बढ़ी हुई वृद्धि करने में सक्षम पाया गया, जो उच्च ऊर्जा विकिरण की उपस्थिति में मेलेनिन वर्णक द्वारा ऊर्जा कैप्चर करने का संकेत देता है (प्रकाश संश्लेषण में सूर्य के प्रकाश में क्लोरोफिल द्वारा ऊर्जा कैप्चर के समान)। 2022 में, अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन (ISS) पर एक प्रयोग ने प्रदर्शित किया कि इन कवक ने अंतरिक्ष में रेडियो-प्रतिरोध और रेडियो-संश्लेषण की क्षमताओं का भी प्रदर्शन किया। इससे पता चलता है कि चेरनोबिल दुर्घटना स्थल जैसी चरम विकिरण स्थितियों में जीवित रहने और पनपने वाले मेलानाइज्ड कवक का उपयोग अंतरिक्ष में मानव आवास को ब्रह्मांडीय किरणों से बचाने के लिए और चंद्रमा और मंगल ग्रह पर भविष्य के मानव आवासों के लिए आर्टेमिस जैसे गहरे अंतरिक्ष मिशनों की ऊर्जा-स्वायत्तता को बढ़ाने के लिए ऊर्जा (ब्रह्मांडीय किरणों से) को कैप्चर करने के लिए किया जा सकता है।  

दुनिया भर के परमाणु रिएक्टरों में विखंडनीय पदार्थ के रूप में लगभग 3-5% यूरेनियम-235 युक्त संवर्धित यूरेनियम का उपयोग किया जाता है (कुछ उन्नत प्रजनक रिएक्टर प्लूटोनियम-239 या थोरियम-233 का भी उपयोग कर सकते हैं)। रिएक्टरों में यूरेनियम-235 के नियंत्रित विखंडन के प्राथमिक उत्पाद क्रिप्टन और बेरियम के हल्के नाभिक, मुक्त न्यूट्रॉन और बड़ी मात्रा में ऊर्जा हैं। अस्थिर, हल्के विखंडनीय अंशों (क्रिप्टन और बेरियम नाभिक) के रेडियोधर्मी क्षय से बीटा कण, गामा किरणें और अन्य स्थिर उपोत्पाद निकलते हैं।  

चेर्नोबिल दुर्घटना (1986) 

1986 में, यूक्रेन (तत्कालीन सोवियत संघ) स्थित चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र की चौथी इकाई में आग और भाप विस्फोट के परिणामस्वरूप रिएक्टर कोर का 5% से अधिक रेडियोधर्मी पदार्थ पर्यावरण में फैल गया। इस अभूतपूर्व दुर्घटना के कारण पर्यावरण में 100 से अधिक रेडियोधर्मी तत्व फैल गए, जिनमें प्रमुख थे आयोडीन-131, सीज़ियम-137 और स्ट्रोंटियम-90। बाद के दो (अर्थात सीज़ियम-137 और स्ट्रोंटियम-90) अभी भी स्थानीय पर्यावरण में पर्याप्त मात्रा में मौजूद हैं क्योंकि इनकी अर्धायु लगभग 30 वर्ष है। ये दो समस्थानिक ही मुख्य रूप से बहिष्करण क्षेत्र को पृथ्वी पर सबसे अधिक रेडियोधर्मी रूप से दूषित क्षेत्र बनाने के लिए ज़िम्मेदार हैं।  

साइट के पास बहिष्करण क्षेत्र में कुछ स्थानों पर विकिरण का स्तर अत्यधिक उच्च है। नष्ट हुए रिएक्टर भवन का विकिरण स्तर 20,000 रोएंटजन प्रति घंटे से भी अधिक है (तुलना के लिए, पाँच घंटों में लगभग 500 रोएंटजन विकिरण की घातक मात्रा है, जो नष्ट हुए रिएक्टर स्थल के पास विकिरण के 1% से भी कम है)।   

चेरनोबिल संयंत्र के आसपास के 10 वर्ग किलोमीटर क्षेत्र में, जिसे बहिष्कृत क्षेत्र (जिसे लाल जंगल कहा जाता है) में विकिरण का स्तर इतना अधिक था कि लगभग 60-100 ग्रे (Gy) विकिरण के संपर्क में आने के कुछ ही हफ्तों के भीतर हजारों चीड़ के पेड़ मर गए। विकिरण की यह मात्रा उस क्षेत्र के चीड़ के पेड़ों के लिए घातक थी, जिसका रंग जंग-लाल हो गया और वे मर गए। आज भी, लाल जंगल में कुछ स्थानों पर गामा किरणों की अधिकतम गति लगभग 17 मिलीरेम/घंटा (लगभग 170 µSv/h) होती है। गामा किरणें बहुत उच्च ऊर्जा वाली विकिरण हैं। ये गहराई तक प्रवेश करती हैं और परमाणुओं व अणुओं से इलेक्ट्रॉनों को अलग कर देती हैं और आयन तथा मुक्त मूलक बनाती हैं, जो कोशिकाओं और ऊतकों को अपूरणीय क्षति पहुँचाते हैं, जिनमें डीएनए और एंजाइम जैसे महत्वपूर्ण जैव अणु भी शामिल हैं। गामा किरणों की बहुत अधिक मात्रा के संपर्क में आने से जीवित जीवों की मृत्यु हो जाती है, जैसा कि चेरनोबिल दुर्घटना स्थल के आसपास के चीड़ के पेड़ों के साथ हुआ था।  

कुछ कवक न केवल उच्च विकिरण वाले चेरनोबिल दुर्घटना स्थल पर जीवित रहे, बल्कि फलते-फूलते रहे  

जबकि दुर्घटना स्थल के आसपास के 10 वर्ग किलोमीटर क्षेत्र में चीड़ के पेड़ अत्यधिक उच्च विकिरण स्तर के संपर्क में आने के कारण कुछ ही हफ्तों में नष्ट हो गए, कुछ काले कवक, विशेष रूप से क्लैडोस्पोरियम स्फेरोस्पर्मम और अल्टरनेरिया अल्टरनेटा दुर्घटना के कुछ साल बाद, क्षतिग्रस्त चौथी इकाई के आसपास के क्षेत्र में कवकों की वृद्धि देखी गई, जबकि विकिरण का स्तर अभी भी घातक था/है। यह एक आश्चर्य की बात थी। 2004 तक, विभिन्न अध्ययनों ने दुर्घटना स्थल से कवकों की 200 प्रजातियों के लगभग 2000 उपभेदों को अलग कर दिया था।  

दिलचस्प बात यह है कि यह पाया गया कि कवक हाइफ़े आयनकारी विकिरण के स्रोत की ओर बढ़े (ठीक उसी तरह जैसे पौधे सूर्य के प्रकाश की ओर बढ़ते हैं और प्रकाशानुवर्तन दर्शाते हैं)। आयनकारी विकिरण के प्रति कवक की प्रतिक्रिया को मापने पर, शोधकर्ताओं ने दिखाया कि बीटा और गामा दोनों विकिरण हाइफ़े के स्रोत की ओर दिशात्मक वृद्धि को बढ़ावा देते हैं।  

चूँकि मेलानिनयुक्त सूक्ष्मजीव प्रजातियाँ प्रकृति में अधिक सामान्य हैं, इसलिए यह माना जाता था कि विखंडनीय अंशों (रेडियोन्यूक्लाइड्स) से दूषित मिट्टी में जीवित रहने और पनपने की कुछ कवकों की इस उल्लेखनीय क्षमता में मेलानिन वर्णक की भूमिका होती है। 2007 में प्रकाशित एक प्रयोग में पाया गया कि वास्तव में ऐसा ही था। मेलानिन का आयनकारी विकिरण के संपर्क में आना महत्वपूर्ण है। आयनकारी विकिरण ने मेलानिन वर्णकों के इलेक्ट्रॉनिक गुणों को बदल दिया, जिससे मेलानिनयुक्त कवक कोशिकाओं की आयनकारी विकिरण के संपर्क में आने के बाद वृद्धि में वृद्धि हुई। इससे संकेत मिलता है कि मेलानिन ऊर्जा ग्रहण (रेडियोसिंथेसिस) में भूमिका निभाता है, ठीक वैसे ही जैसे प्रकाश संश्लेषण में क्लोरोफिल की भूमिका होती है। इसका अर्थ यह भी था कि इन कवकों का उपयोग रेडियोन्यूक्लाइड्स संदूषण की सफाई में किया जा सकता है।   

गहरे अंतरिक्ष में मानव मिशन और आवास  

लंबे समय में, सभी ग्रहीय सभ्यताओं को अंतरिक्ष के प्रभावों से अस्तित्वगत खतरों का सामना करना पड़ता है, इसलिए मनुष्यों के लिए एक बहु-ग्रहीय प्रजाति बनना अनिवार्य है। पृथ्वी से परे मानव बस्तियों की स्थापना के लिए गहरे अंतरिक्ष मानव मिशनों की परिकल्पना की गई है। आर्टेमिस चंद्र मिशन इसी दिशा में एक शुरुआत है, जिसका उद्देश्य मंगल ग्रह पर मानव मिशनों और बस्तियों की तैयारी के लिए चंद्रमा पर और उसके आसपास दीर्घकालिक मानव उपस्थिति बनाना है।   

अंतरिक्ष में मानव मिशनों के सामने सबसे बड़ी चुनौतियों में से एक शक्तिशाली ब्रह्मांडीय किरणों का निरंतर प्रवाह है जो अंतरिक्ष में सर्वत्र व्याप्त हैं। पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र हमें पृथ्वी पर ब्रह्मांडीय किरणों से बचाता है, लेकिन अंतरिक्ष में मानव मिशनों के लिए यह सबसे बड़ा स्वास्थ्य जोखिम है। इसलिए, अंतरिक्ष मिशनों को ब्रह्मांडीय किरणों से सुरक्षा कवच की आवश्यकता होती है। दूसरी ओर, ब्रह्मांडीय विकिरण ऊर्जा का एक असीमित स्रोत भी हो सकता है और लंबे अंतरिक्ष मिशनों की ऊर्जा-स्वायत्तता को बढ़ा सकता है, अगर उनका उपयोग करने के लिए उपयुक्त तकनीक उपलब्ध हो। 

उच्च विकिरण वाले चेरनोबिल स्थल पर पनप रहे कवक, अंतरिक्ष में मानव मिशनों और आवासों के लिए ब्रह्मांडीय विकिरण द्वारा उत्पन्न चुनौतियों का समाधान प्रस्तुत कर सकते हैं।  

जैसा कि ऊपर चर्चा की गई है, क्षतिग्रस्त चेरनोबिल परमाणु ऊर्जा संयंत्र के उच्च-विकिरण संदूषण स्थल और पृथ्वी पर अन्य उच्च-विकिरण वातावरणों में कुछ मेलानाइज्ड कवक उगते पाए गए हैं। स्पष्टतः, इन कवकों में मेलेनिन वर्णक उच्च-ऊर्जा विकिरण का उपयोग रासायनिक ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए करते हैं (ठीक उसी तरह जैसे हरे पौधों में क्लोरोफिल प्रकाश संश्लेषण में सूर्य की किरणों का उपयोग करता है)। इस प्रकार, चेरनोबिल कवक में उच्च-ऊर्जा ब्रह्मांडीय किरणों के विरुद्ध सुरक्षा कवच (रेडियो-प्रतिरोध) के साथ-साथ गहन अंतरिक्ष अभियानों में ऊर्जा उत्पादक (रेडियोसंश्लेषण) दोनों के रूप में कार्य करने की क्षमता हो सकती है, यदि उनकी क्षमताएँ अंतरिक्ष में ब्रह्मांडीय किरणों तक विस्तारित हों। शोधकर्ताओं ने अंतरिक्ष में इसका परीक्षण किया।  

फफूंद क्लैडोस्पोरियम स्फेरोस्पर्मम मंगल ग्रह की सतह पर निवास जैसी स्थिति में, 26 दिनों तक इसकी वृद्धि और आयनकारी ब्रह्मांडीय किरणों को अवशोषित व मंद करने की क्षमता का अध्ययन करने के लिए अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन (ISS) पर इसकी खेती की गई। परिणाम में कवक जैवभार के कारण ब्रह्मांडीय विकिरण क्षीणन और अंतरिक्ष में वृद्धि में लाभ दिखाई दिया, जिससे पता चलता है कि चेरनोबिल दुर्घटना स्थल पर कुछ कवकों द्वारा प्रदर्शित क्षमताएँ अंतरिक्ष में ब्रह्मांडीय किरणों तक भी विस्तारित हो सकती हैं।  

यह कहना अभी जल्दबाजी होगी, लेकिन भविष्य में इन कवकों को मोन और मंगल ग्रह तक पहुंचाना संभव हो सकता है, जहां उपयुक्त बुनियादी ढांचे की मदद से ये कवक रासायनिक ऊर्जा उत्पादक के रूप में कार्यात्मक हो जाएंगे।  

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सन्दर्भ:  

1. ज़्दानोवा एन.एन., एट अल 2004. आयनकारी विकिरण मृदा कवक को आकर्षित करता है। माइकोल रेस. 108: 1089–1096. DOI: https://doi.org/10.1017/S0953756204000966 

2. दादाचोवा ई., एट अल 2007. आयनकारी विकिरण मेलेनिन के इलेक्ट्रॉनिक गुणों को बदल देता है और मेलेनीकृत कवक की वृद्धि को बढ़ाता है। PLOS One. DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0000457 

3. डिगटन जे., टुगे टी., और ज़्दानोवा एन., 2008. रेडियोन्यूक्लाइड से कवक और आयनकारी विकिरण। FEMS माइक्रोबायोलॉजी लेटर्स, खंड 281, अंक 2, अप्रैल 2008, पृष्ठ 109-120। DOI: https://doi.org/10.1111/j.1574-6968.2008.01076.x 

4. एकातेरिना डी. और कैसादेवल ए., 2008. आयनकारी विकिरण: कवक मेलेनिन की मदद से कैसे सामना करते हैं, अनुकूलन करते हैं और उसका उपयोग करते हैं। माइक्रोबायोलॉजी में वर्तमान राय। खंड 11, अंक 6, दिसंबर 2008, पृष्ठ 525-531। DOI: https://doi.org/10.1016/j.mib.2008.09.013 

5. एवरेश एनजेएच एट अल 2022. डेमेटियासियस कवक की खेती क्लैडोस्पोरियम स्फेरोस्पर्मम अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर और आयनकारी विकिरण के प्रभाव। फ्रंट माइक्रोबायोलॉजी, 05 जुलाई 2022। अनुभाग एक्सट्रीम माइक्रोबायोलॉजी खंड 13 2022। DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.877625 

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7. टिबोला एम.एच., और फिशर जे., 2025. रेडियोट्रॉफ़िक कवक और विकिरण से प्रभावित क्षेत्रों के जैव-उपचार एजेंट और सुरक्षात्मक एजेंट के रूप में उनका उपयोग। अनुसंधान, समाज और विकास। DOI: https://doi.org/10.33448/rsd-v14i1.47965 

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