Direkomendasikan oleh: Aishah Nadira (Archaea’21)
Di daerah mematikan akibat tingginya dosis radiasi yang disebabkan oleh bencana Chernobyl di Ukraina, tumbuh spesies-spesies fungi yang tidak hanya dapat bertahan di daerah ekstrem tersebut, tetapi justru berkembang lebih pesat dibandingkan jika spesies fungi ini ditumbuhkan di kondisi normal. Isolat fungi radiotropis seperti ini telah ditemukan sejak 2007 dan telah diketahui bahwa fungi-fungi ini bisa memakan radiasi sebagai makan siangnya. Kondisi ini memicu minat yang mendalam di kalangan peneliti untuk memahami lebih lanjut bagaimana fungi-fungi ini mampu menggunakan radiasi untuk bertahan hidup pada kala itu. Kira-kira bagaimana, ya, caranya?
Melanin, Pigmen Penangkal Radiasi
Dadachova mengompilasi segala hal yang diketahui tentang radiotropisme pada tahun 2019 bersama Malo. Radiotropisme dihubungkan erat dengan pigmen melanin yang dimiliki oleh fungi radiotropik. Pigmen melanin yang ada pada fungi tersusun sedemikan rupa sehingga terbentuk susunan spasial yang sferis. Susunan ini memungkinkan pigmen melanin menjadi perisai melalui efek Compton untuk melindungi sel-sel dari foton berenergi tinggi. Model teoretis dari efek ini dapat dilihat pada gambar 1.
Gambar 1. Model penghamburan radiasi oleh pigmen melanin yang diajukan: (a) hamburan dari arah depan (FSC) dari foton berenergi tinggi yang datang dari sudut acak (θ) ketika FSC mendominasi; (b) osilasi di dalam pigmen melanin dari hamburan foton sekunder yang memiliki energi di bawah 300 keV. Pada model ini, hamburan dari arah depan (FSC) dan arah belakang (BSC) sama-sama terjadi dengan BSC yang mendominasi (Malo & Dadachova, 2019)
Selain itu, pigmen melanin juga memiliki aktivitas yang mirip dengan klorofil. Ya, klorofil yang bertanggung jawab atas fotosintesis pada tumbuhan! Oleh karena itu, melanin pun juga bertanggung jawab atas proses radiosintesis, mekanisme konversi energi dari radiasi menjadi energi kimiawi. Proses ini dihipotesiskan menjadi alasan mengapa fungi dapat mengonsumsi radiasi menjadi energi. Sama seperti klorofil, melanin dapat melakukan transfer elektron setelah dipaparkan radiasi sehingga laju transfer elektron meningkat.
Penobatan Fungi sebagai Bahan Perisai Melawan Radiasi di Antariksa
Kemampuan fungi dalam menyerap radiasi mendapat perhatian dari para peneliti sebagai salah satu alternatif yang potensial untuk perisai radiasi kosmik untuk melindungi astronot dari efek radiasi yang mematikan. Bahan-bahan yang seringkali digunakan sebagai perisai radiasi kosmik pada wantariksa cenderung berat dan sulit dicari seperti aluminium, besi tahan karat, dan bahkan tanah dari Mars. Oleh karena itu, fungi menjadi alternatif yang menarik untuk menjadi bahan perisai radiasi kosmik.
Pada tahun 2020, Shunk dkk. membawa fungi radiotropik, Cladosporium sphaerospermum, ke ISS (International Space Station) untuk meneliti keefektifan fungi dalam mengurangi jumlah radiasi kosmik. Pertumbuhan dari fungi C. sphaerospermum diteliti selama 30 hari dan dibandingkan dengan kontrol yang tidak ditumbuhi fungi. Ternyata, jumlah radiasi berkurang hingga 2,42% seiring pertumbuhan fungi pada sampel (5 kali lebih besar dibandingkan dengan kontrol).
Berdasarkan hasil ini, Shunk dkk. (2020) mengestimasi ketebalan fungi yang dibutuhkan untuk menurunkan jumlah radiasi yang terpapar di planet Mars menjadi jumlah radiasi yang biasa dipaparkan di Bumi (dari 230-6,2 mSv/a) alih-alih melakukan teraformasi dari planet Mars itu sendiri. Fungi C. sphaerospermum memiliki tebal sebesar ~ 21 cm Namun, fungi ini mampu bereplikasi dan meregenerasi dengan sifatnya yang otonom sehingga komposit hidup ini berpotensi menjadi salah satu bahan terbaik untuk melindungi astronot dari radiasi di antara bahan lainnya.
Penemuan fungi ekstremofilik seperti ini membuka jalan untuk banyak potensi yang tidak terpikirkan sebelumnya seperti perisai radiasi ini. Tentunya, kemampuan dari fungi tidak berhenti pada konsumsi radiasi saja dan masih banyak yang bisa digali dari kemampuan fungi yang mungkin belum ditelusuri lebih lanjut. Menarik bukan? Yuk, kita telusuri lebih lanjut mengenai potensi-potensi yang luas dari fungi ekstremofilik dimulai dengan membaca jurnal referensi terkait!
Referensi
Dadachova, E, Bryan R.A., Huang X., Moadel T., Schweitzer A.D., et al. (2007) Ionizing Radiation Changes the Electronic Properties of Melanin and Enhances the Growth of Melanized Fungi. PLOS ONE 2(5): e457
Malo, M.E., Dadachova, E. (2019). Melanin as an Energy Transducer and a Radioprotector in Black Fungi. In: Tiquia-Arashiro, S., Grube, M. (eds) Fungi in Extreme Environments: Ecological Role and Biotechnological Significance. Springer, Cham.
Shunk, G. K., Gomez, X.R., Averesch N.J.H. (2020). A Self-Replicating Radiation-Shield for Human Deep-Space Exploration: Radiotrophic Fungi can Attenuate Ionizing Radiation aboard the International Space Station. BioRvix, 2020-07.