俄羅斯聯合核能研究所(JINR)核問題實驗室細胞分子遺傳學部門近日宣布,在IBR-2研究反應堆核心區域發現多種抗輻射真菌,其生存環境的日輻射劑量達人類致死劑量的16倍。該團隊通過自主開發的采樣系統,首次在核反應堆“心臟”附近成功采集生物樣本,為研究極端環境下的生物適應性機制提供了關鍵突破。
IBR-2反應堆以持續高輻射背景著稱。據JINR核問題實驗室負責人葉蓮娜·克拉夫琴科(Elena Kravchenko)介紹,即使反應堆處于非運行狀態,其核心區域日輻射量仍高達160戈瑞,遠超人類10戈瑞的致死閾值。該區域燃料元件所在位置可通過研究裝置通道直接抵達,部分通道甚至緊鄰反應堆活性區壁,為生物樣本采集提供了獨特條件。
為突破采樣技術瓶頸,JINR天體物理研究部門負責人阿爾圖爾·博羅丁(Artur Borodin)設計并編程了一款自動操作箱。該密封裝置內置無菌培養皿,經實驗室消毒后被送至IBR-2 3號通道遠端——距離反應堆活性區不足半米處。設備自動開啟24小時后關閉并返回,成功捕獲空氣中的真菌孢子與細胞。克拉夫琴科指出,首次實驗即培養出七種真菌,包括青霉菌、短梗霉等,這些菌株在轉入正常環境后仍能穩定繁殖,且經檢測無致病性。
研究團隊通過18S RNA基因測序初步鑒定了真菌物種,并完成其中一種真菌的全基因組測序。目前,科學家正將其基因序列嵌入生物系統發育樹,以確認是否存在新物種。下一步,團隊將通過對照實驗分析輻射響應基因:將真菌樣本分別置于正常與高輻射環境下,對比RNA表達差異,揭示其DNA修復與保護機制。
克拉夫琴科強調,該研究不僅具有基礎科學價值,還可能應用于遠程載人航天與核污染治理。例如,抗輻射真菌的基因機制或可指導農作物太空種植,或用于開發輻射防護技術以保護癌性腫瘤治療中的健康組織。此外,研究結果有望為清理放射性核素污染區域提供生物修復方案。
與福島、切爾諾貝利等核事故遺址的生態系統研究相比,IBR-2的獨特性在于其持續穩定的高輻射背景。初級研究員米哈伊爾·扎魯賓(Mikhail Zarubin)指出,事故遺址的輻射水平較IBR-2低數個數量級,且生物群落已受事故后生態演替影響,而IBR-2的真菌樣本直接反映了長期高輻射選擇壓力下的適應性進化。
JINR的采樣系統突破了傳統核設施的生物研究限制。克拉夫琴科總結稱,該研究得益于IBR-2的科學基礎設施與多學科協作,其成果將為極端環境生物學與核技術應用開辟新方向。目前,團隊正計劃在反應堆啟停周期內擴大樣本采集范圍,進一步解析抗輻射生物的遺傳機制。