En las ruinas de Chernóbil, los científicos descubrieron un hongo negro que se alimenta de radiación gamma.

El hongo negro encontrado en las ruinas radiactivas de Chernóbil fue identificado como Cladosporium sphaerospermum, una especie de moho de pigmentación oscura. Su clasificación científica es la siguiente:

• Dominio: Eukaryota – (organismos con células complejas)
• Reino: Fungi – (el reino de los hongos)
• Filo: Ascomycota – (hongos de saco, caracterizados por estructuras productoras de esporas)
• Clase: Dothideomycetes – (una clase de hongos mayormente asociados a plantas)
• Orden: Capnodiales – (un orden que incluye mohos fuliginosos)
• Familia: Davidiellaceae – (una familia dentro de los Capnodiales)
• Género: Cladosporium – (un género de mohos comunes, a menudo de color oscuro)
• Especie: Cladosporium sphaerospermum – la especie específica de hongo negro que prospera en Chernóbil (Cladosporium sphaerospermum – Wikipedia).

Este hongo es uno de varios hongos radiotróficos descubiertos en Chernóbil, lo que significa que puede crecer en entornos de alta radiación y potencialmente utilizar la radiación como fuente de energía (Cladosporium sphaerospermum – Wikipedia). Otros hongos identificados con rasgos similares incluyen Wangiella (Exophiala) dermatitidis y Cryptococcus neoformans, todos los cuales contienen el pigmento melanina en sus paredes celulares.

Cladosporium sphaerospermum es un hongo dematiáceo – tiene células de pigmentación oscura (negras o marrón oliva) debido a un alto contenido de melanina (Cladosporium sphaerospermum – Wikipedia). Algunas de sus características biológicas notables incluyen:

• Morfología: Crece como un moho con hifas septadas ramificadas (filamentos) que son de paredes gruesas y de color marrón oliváceo. Sus colonias suelen ser de textura aterciopelada y tienden a permanecer planas en lugar de esponjosas. El hongo se reproduce principalmente de forma asexual produciendo conidios (esporas) en cadenas. Los conidios son casi esféricos (globosos a elipsoidales, de ~3-4 µm de diámetro) y se forman en cadenas ramificadas. Esta especie puede producir conidios más grandes especiales llamados ramoconidios en puntos de ramificación, lo que ayuda a diferenciarla de parientes cercanos.
• Condiciones de crecimiento: Curiosamente, C. sphaerospermum es psicrofílico (amante del frío). Puede crecer a temperaturas tan bajas como -5 °C y hasta aproximadamente 35 °C, con un crecimiento óptimo alrededor de la temperatura ambiente (25 °C). También es xerotolerante , lo que significa que tolera baja disponibilidad de agua o condiciones de alta salinidad. Estos rasgos le ayudan a sobrevivir en entornos hostiles.
• Radiotolerancia: Su propiedad más singular es su capacidad para resistir e incluso prosperar en condiciones de radiación ionizante intensa. En el entorno extremadamente radiactivo del interior del reactor de Chernóbil, este hongo no solo sobrevivió, sino que pareció crecer con robustez e incluso orientar su crecimiento hacia la fuente de radiación. Este comportamiento inusual se denomina «radiotropismo», lo que significa que el hongo dirige su crecimiento hacia la radiación, de forma similar a como las plantas crecen hacia la luz. Las pruebas de laboratorio confirmaron que muchos hongos de Chernóbil crecían hacia fuentes potentes de radiación beta y gamma, lo que sugiere que la propia radiación actuaba como un atrayente o estímulo para el crecimiento.
• Pigmentación de melanina: El color oscuro proviene de la melanina, un pigmento en las paredes celulares. Se sabe que la melanina protege a los organismos de la radiación ultravioleta, pero en estos hongos se cree que desempeña un papel aún más activo en la captura de radiación de alta energía. Se cree que la fuerte melanización es un factor clave en la radiotolerancia del hongo y está implicada en su capacidad para aprovechar la radiación para el crecimiento.

En resumen, el hongo negro de Chernóbil es un moho resistente y rico en melanina con una resistencia extrema a la radiación y el extraño hábito de «comer» o desplazarse hacia el material radiactivo. Estas propiedades lo distinguen como un extremófilo inusual en el mundo de los hongos.

¿Cómo puede un hongo «alimentarse» de radiación gamma? La respuesta parece residir en la melanina, el pigmento negro. Los investigadores proponen que estos hongos llevan a cabo un proceso denominado «radiosíntesis», análogo a la fotosíntesis, pero utilizando radiación ionizante en lugar de luz solar. Aunque las vías bioquímicas exactas aún se están desentrañando, varios estudios han arrojado luz sobre el mecanismo:

• papel de la melanina: Las moléculas de melanina pueden absorber un amplio espectro de radiación electromagnética debido a su estructura electrónica. En hongos como C. sphaerospermum, la melanina probablemente absorbe los rayos gamma y ayuda a convertir esa energía en una forma que el hongo puede utilizar. Los experimentos en el Albert Einstein College of Medicine mostraron que exponer células fúngicas melanizadas (Cladosporium sphaerospermum, Wangiella dermatitidis, Cryptococcus neoformans) a altos niveles de radiación (500× el fondo) condujo a un aumento del crecimiento y la acumulación de biomasa en comparación con células no irradiadas . En 20-40 minutos de exposición, la melanina de los hongos mostró una química alterada y mejoró significativamente sus capacidades de transferencia de electrones. En particular, la melanina irradiada fue capaz de reducir un aceptor de electrones (ferricianuro) utilizando NADH aproximadamente 3-4 veces más rápido que la melanina de células no expuestas. Esto implica que la melanina estaba capturando energía de radiación y canalizando electrones hacia procesos metabólicos.
• radiosíntesis vs. fotosíntesis: A diferencia de la fotosíntesis (que implica múltiples pasos complejos para convertir la luz en energía química), el proceso de los hongos podría ser más simple. El término la «radiosíntesis» se utiliza para describir el uso de radiación ionizante para impulsar el metabolismo. Se hipotetiza que la melanina absorbe la radiación y desencadena excitaciones electrónicas o reacciones redox que proporcionan energía o beneficios para el crecimiento de la célula. Por ejemplo, un estudio descubrió que la melanina expuesta a la radiación mostraba un aumento de cuatro veces en su capacidad para reducir el NADH, lo que indica un potencial de transferencia de energía. En esencia, la melanina podría funcionar como un «transductor de energía radiante», capturando fotones gamma y generando electrones u otros portadores de energía química que el hongo puede utilizar. Este sigue siendo un tema de investigación, y los científicos no han confirmado totalmente si el hongo puede fijar carbono (como hacen las plantas) utilizando esta energía o si ayuda principalmente al hongo a utilizar otros nutrientes de forma más eficiente.
• radioprotección vs. captación de energía: Es importante señalar que la melanina también proporciona protección. La melanina puede proteger físicamente las células y neutralizar los radicales libres dañinos producidos por la radiación. En entornos altamente radiactivos, los hongos ricos en melanina sufren menos daño en el ADN. Se cree que el pigmento neutraliza las especies reactivas de oxígeno generadas por la radiólisis (la radiación que rompe las moléculas de agua). Por lo tanto, la melanina cumple una doble función: protege al hongo de los efectos nocivos de la radiación y posiblemente canaliza parte de esa energía de radiación hacia el metabolismo del hongo. Los hongos modificados genéticamente para ser albinos (sin melanina) no mostraron un crecimiento mejorado bajo radiación, lo que destaca el papel clave de la melanina.

En resumen, la melanina del hongo negro actúa como una «batería radiorreactiva». Absorbe los rayos gamma, experimenta cambios en su estructura electrónica y potencia los procesos metabólicos (como la transferencia de electrones y el crecimiento) en el hongo. Este notable mecanismo permite al hongo convertir la radiación mortal en energía utilizable – un fenómeno en la frontera de nuestro conocimiento, con investigadores que aún trabajan para descodificar completamente la bioquímica que subyace a esta forma de conversión de energía.

Primeras observaciones en las ruinas de Chernóbil
Poco después del desastre nuclear de Chernóbil de 1986, los científicos que exploraban los restos hicieron una observación sorprendente: el interior altamente radiactivo del Reactor 4 se estaba volviendo negro con crecimiento fúngico. En 1991, cinco años después del accidente, los investigadores informaron que las paredes del reactor en ruinas estaban cubiertas de un hongo negro parecido al moho. Incluso en las piscinas de agua de refrigeración, los hongos estaban creciendo y volviendo el agua negra con sus esporas pigmentadas.

La micóloga ucraniana Nelli Zhdanova y sus colegas fueron de los primeros en estudiar estos hongos. Encontraron «partículas calientes» de grafito del reactor (restos altamente radiactivos) que estaban siendo colonizadas y descompuestas activamente por los hongos. Los hongos no vivían allí por casualidad: parecían preferir el material radiactivo. El equipo de Zhdanova acuñó el término «radiotropismo». para describir cómo las hifas fúngicas crecían direccionalmente hacia fuentes de radiación beta y gamma. En experimentos controlados, aproximadamente dos tercios de los aislados fúngicos (muchos de Chernóbil) crecieron hacia una fuente de radiación en placas de Petri, mientras que hongos genéticamente similares de áreas no radiactivas mostraron poca o ninguna atracción de este tipo. Esto descartó la mera coincidencia y sugirió un verdadero fenómeno biológico de comportamiento de búsqueda de radiación.

Durante los siguientes 15 años, se aislaron miles de cepas de cientos de especies de microhongos en la zona de exclusión de Chernóbil. Muchas eran especies de pigmentación oscura (ricas en melanina) como Cladosporium, Alternaria, Penicillium y levaduras como Cryptococcus. La más frecuente fue Cladosporium sphaerospermum, que se convirtió en el emblema de los «hongos negros» de Chernóbil. Sorprendentemente, algunos de estos hongos podían incluso descomponer los bloques moderadores de grafito radiactivo del núcleo del reactor, «comiéndose» literalmente los restos del reactor, probablemente utilizando tanto la fuente de carbono como la energía de la radiación.

Estudios de laboratorio revolucionarios
Los hallazgos iniciales plantearon una pregunta provocadora: ¿estaban estos hongos realmente creciendo mejor debido a la radiación, no solo a pesar de ella? Para investigar, la Dra. Ekaterina Dadachova y Arturo Casadevall lideraron estudios pioneros a mediados de la década de 2000. En 2007, publicaron un artículo seminal que demostraba que ciertos hongos de Chernóbil crecían más rápido en presencia de radiación ionizante que sin ella. Cultivaron hongos ricos en melanina (Wangiella, Cryptococcus, etc.) bajo radiación gamma alta en el laboratorio y observaron aumentos significativos en biomasa y captación de acetato en comparación con condiciones de control. El metabolismo y la expresión génica de los hongos se alteraron por la exposición a la radiación, lo que indica una respuesta fisiológica real para aprovechar la energía. Esta fue la primera evidencia directa que respaldaba la idea de la radiosíntesis.

El estudio de Dadachova de 2007 también profundizó en la química: tras la exposición a la radiación, la melanina fúngica mostró cambios consistentes con la excitación de electrones (detectados mediante resonancia de espín electrónico) y se volvió más eficiente en la transferencia de energía (reduciendo el NADH). En esencia, era como si la melanina se hubiera «cargado» por la radiación, de forma análoga a cómo la clorofila se activa con la luz solar. Concluyeron que la melanina podría actuar efectivamente en la captura y utilización de energía para los hongos, abriendo la puerta a considerar la radiación como una posible fuente de nutrientes o combustible para la vida.

Múltiples estudios desde entonces han reforzado estos hallazgos. Una revisión de 2008 de Dadachova y Casadevall resumió que C. sphaerospermum era una de las especies predominantes en el reactor y que las células fúngicas melanizadas exhiben un crecimiento mejorado después de la irradiación. En 2004, el grupo de Zhdanova publicó formalmente evidencia de radiotropismo en Mycological Research, y otros investigadores examinaron cambios genéticos en hongos de Chernóbil que podrían subyacer a su extrema resistencia a la radiación. Más recientemente, estudios genómicos y transcriptómicos modernos (Malo et al. 2021) han analizado cómo hongos como Exophiala dermatitidis se adaptan a nivel molecular cuando se exponen a radiación, encontrando cambios en genes de respuesta al estrés y vías de producción de melanina.

En 2020, un intrigante estudio de la Universidad de Saskatchewan demostró que los hongos pueden incluso ser «entrenados» para detectar mejor la radiación y desplazarse hacia ella. Al exponer a los hongos negros a la radiación a lo largo del tiempo (radioadaptación), indujeron una respuesta de crecimiento intensificada cuando los hongos se encontraron posteriormente con radiación de dosis altas. Esto sugiere que podemos potenciar o seleccionar hongos con capacidades de radiosíntesis supereficientes.

¿Por qué Chernóbil?
El reactor de Chernóbil proporcionó un entorno único – alta radiación, abundante material orgánico en descomposición (como árboles muertos, materiales estructurales y grafito), y poca competencia de otros organismos (la mayoría de las plantas y animales murieron o se fueron). Estas condiciones probablemente seleccionados por ser hongos que podían sobrevivir a la radiación y explotarla. En 1991, los científicos observaron que el suelo y las superficies se estaban «volviendo negros» debido al crecimiento fúngico en las zonas contaminadas. Es un ejemplo sorprendente de la vida adaptándose a lo que consideraríamos un entorno inhabitable. Desde entonces, el hongo negro de Chernóbil se ha convertido en un ejemplo fundamental de extremófilos, organismos que prosperan en condiciones extremas; en este caso, una radiactividad extrema.

El descubrimiento de que los hongos pueden «comer» radiación y posiblemente convertirla en energía útil ha impulsado una oleada de ideas innovadoras. Desde los viajes espaciales hasta la limpieza ambiental y la medicina, los hongos radiotróficos y su pigmento de melanina tienen aplicaciones prometedoras. Estas son algunas de las posibilidades emocionantes:

1. Viajes espaciales y blindaje contra radiación
Uno de los mayores desafíos en los viajes espaciales de larga duración (como una misión a Marte) es la exposición a la radiación cósmica. Los astronautas fuera del campo magnético protector de la Tierra enfrentan niveles de radiación mucho más altos que en la Tierra, lo que puede dañar tejidos y componentes electrónicos. El hongo de Chernóbil ofrece una solución potencial: escudos de radiación vivos.

Investigadores, incluidos científicos de la NASA, han experimentado con C. sphaerospermum a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS). En un experimento de 2019-2020, se cultivó una muestra de este hongo en la ISS para probar su capacidad de bloquear la radiación espacial. Los resultados fueron prometedores: incluso una capa delgada de hongo redujo mediblemente los niveles de radiación. De hecho, una capa de 1,7 mm de espesor de C. sphaerospermum en una placa de Petri condujo a una reducción de aproximadamente el 2,4% en la radiación ionizante en comparación con un control, demostrando aproximadamente cinco veces mayor blindaje contra radiación que una masa igual de material no vivo. Aunque una reducción del 2-3% es pequeña, es significativa para una biopelícula tan delgada. El experimento mostró que cuanta más biomasa fúngica, más radiación se atenuaba.

Los científicos proyectaron que si se rodeara un objeto (o persona) con el hongo, el blindaje podría reducir la radiación en ~4%. Para reducir la radiación en la superficie marciana a niveles terrestres, los cálculos sugieren que se necesitaría aproximadamente una capa de 21 cm de espesor de este hongo como escudo. Eso puede sonar grueso, pero debido a que el hongo puede crecer y autorreplicarse, los astronautas no necesitarían elevar todo ese material de blindaje desde la Tierra – potencialmente podrían cultivarlo in situ (un concepto de escudos autorregenera­tivos). Mezclar melanina fúngica con suelo marciano también podría mejorar el blindaje mientras se mantiene bajo el peso; un concepto es un compuesto de regolito (suelo marciano), melanina y biomasa fúngica de aproximadamente 9 cm de espesor para lograr una protección sustancial.

Más allá de bloquear la radiación, se está sopesando la idea de utilizar el hongo como una «central eléctrica» espacial. Si el hongo realmente convierte la radiación en energía química, los astronautas podrían aprovechar esa actividad metabólica. Por ejemplo, algunos han especulado con sistemas de almacenamiento de energía en los que microbios radiotróficos complementen la energía solar, casi como paneles solares vivos que utilizan rayos cósmicos. Aunque esto es todavía especulativo, el hongo podría actuar al menos como un revestimiento protector en hábitats, trajes o naves espaciales, e incluso repararse a sí mismo si sufre daños por la radiación. Al tratarse de un sistema vivo, puede sanar y seguir creciendo, lo que ofrece una ventaja sobre los escudos estáticos.

Es importante destacar que la melanina en sí (sin el hongo vivo) se está probando como material radioprotector. En 2019, un equipo de Johns Hopkins envió melanina fúngica purificada a la ISS para examinar qué tan bien protege contra los rayos cósmicos. Si la melanina resulta efectiva, podríamos ver pinturas o películas a base de melanina protegiendo equipos espaciales y quizás recubriendo paredes de naves espaciales en el futuro.

2. Biorremediación de residuos nucleares y entornos
Otra aplicación emocionante es utilizar estos hongos para limpiar la contaminación radiactiva en la Tierra. Desde Chernóbil, los científicos se han dado cuenta de que estos hongos pueden absorber isótopos radiactivos y encerrarlos en sus células. Las paredes celulares ricas en melanina pueden unir metales pesados y radionúclidos, eliminándolos efectivamente del entorno.

Los usos potenciales en biorremediación incluyen:

• Limpieza de suelo contaminado: En áreas como la Zona de Exclusión de Chernóbil o Fukushima, podrían introducirse hongos radioadaptados en el suelo contaminado para absorber cesio, estroncio y otros isótopos peligrosos. Los hongos «bioacumularían» estos elementos. Al tolerar también una radiación elevada, sobrevivirían donde las plantas o las bacterias podrían morir. Una vez que los hongos han crecido, pueden recolectarse, y el material radiactivo queda concentrado en la biomasa fúngica, que puede entonces contenerse o eliminarse de forma segura. Este proceso es una forma de micorremediación (remediación basada en hongos). Ya se ha demostrado que los hongos inmovilizan radionúclidos en el suelo de Chernóbil. Notablemente, incluso consumieron algunos de los escombros orgánicos radiactivos (como el grafito) en el reactor, reduciendo su masa.
• Contención de accidentes nucleares: El equipo de Ekaterina Dadachova sugiere «entrenar a los hongos» para detectar y acumular radiactividad. Estos hongos entrenados podrían servir como biosensores – por ejemplo, esparcidos sobre un área donde se sospecha una bomba sucia o una prueba nuclear ilícita; los hongos crecerían más vigorosamente cerca de puntos calientes de radiación, marcando efectivamente esas áreas. A medida que crecen, también encapsularían partículas radiactivas, evitando que se filtren a las aguas subterráneas o se propaguen. Este concepto podría ayudar en el monitoreo y limpieza de sitios de accidentes nucleares o reactores desmantelados.
• Tratamiento de residuos: Los hongos también podrían utilizarse en instalaciones de gestión de residuos nucleares. Podrían formar una capa en repositorios de residuos para capturar cualquier radionúclido que se filtre. Algunas levaduras y hongos son extremadamente resistentes a la radiación y también pueden tolerar metales pesados tóxicos. La investigación sobre especies fúngicas en residuos radiactivos ha encontrado que a menudo superan incluso a las bacterias en supervivencia y secuestro de radionúclidos.

Un desafío es qué hacer con los hongos radiactivos después de la limpieza. La biomasa en sí se convierte en residuo nuclear. Sin embargo, dado que los hongos concentran los radioisótopos, reducen enormemente el volumen de material contaminado, lo cual es una ventaja para la gestión de residuos. La biomasa fúngica concentrada puede incinerarse en condiciones controladas (las cenizas pueden almacenarse) o posiblemente procesarse para extraer isótopos útiles.

3. Medicina y radioprotección para humanos
La melanina de estos hongos podría inspirar nuevas formas de proteger a los humanos de la radiación o incluso tratar ciertas afecciones:

• Blindaje contra radiación para pacientes y trabajadores: Así como la melanina protege a los hongos, podría proteger las células humanas. Los científicos han propuesto crear una especie de «protector solar» contra la radiación utilizando melanina fúngica. Por ejemplo, los pacientes con cáncer que reciben radioterapia podrían tomar melanina o aplicársela para proteger los tejidos sanos durante el tratamiento. Los trabajadores de centrales nucleares o los pilotos de líneas aéreas (que reciben una exposición extra a los rayos cósmicos) podrían utilizar suplementos o cremas a base de melanina para reducir los daños en el ADN. De hecho, los experimentos han demostrado que los ratones a los que se les administró melanina fúngica o incluso dietas de ciertos hongos ricos en melanina tenían mejores tasas de supervivencia tras dosis letales de radiación. En un estudio, los ratones que recibieron melanina de un hongo ( Gliocephalotrichum simplex) tuvieron una mayor supervivencia, bazos más sanos y menos daño oxidativo tras ser irradiados, en comparación con los ratones de control. La melanina parecía ayudar al potenciar las vías de señalización celular (como la restauración de una proteína importante, la ERK, que la radiación degrada).
• Fármacos y terapias: Existe interés en desarrollar fármacos radioprotectores a partir de la melanina o imitando su estructura. La melanina es un antioxidante natural y un captador de radicales ( Ionizing Radiation: how fungi cope, adapt, and exploit with the help of melanin – PMC ) ( Ionizing Radiation: how fungi cope, adapt, and exploit with the help of melanin – PMC ). Se podría administrar un compuesto a base de melanina a astronautas o a los primeros intervinientes en emergencias nucleares para prevenir el síndrome de irradiación aguda. Dado que la melanina es un biopolímero, uno de los retos es su administración (es insoluble). Algunos enfoques incluyen nanopartículas de melanina o formas inyectables. Cabe destacar que la melanina de los hongos es químicamente similar al pigmento de ciertos hongos comestibles, por lo que incluso se están explorando vías dietéticas (¡aunque habría que comer muchísimos champiñones para que tuviera efecto!).
• Imagen médica y tratamiento del cáncer: Curiosamente, la capacidad de la melanina para absorber la radiación podría ser útil en la terapia dirigida contra el cáncer. Los científicos han considerado si los microbios productores de melanina podrían utilizarse para concentrar la radiación en un tumor (aunque esto es algo remoto y se encuentra en una fase inicial de imaginación). De forma más práctica, el rasgo radioprotector de la melanina podría proteger las células sanas durante la radioterapia oncológica, como se ha mencionado anteriormente.
• Biosensores para la salud: La capacidad del hongo para detectar la radiación podría incluso utilizarse en pequeños detectores para controlar la exposición a la radiación. Imagine un dosímetro personal que contenga un pequeño vial de hongo melanizado: si los niveles de radiación suben, el metabolismo del hongo cambia, lo que podría activar una señal legible. Esto es especulativo, pero demuestra cómo la biología podría ayudar a la tecnología.
  

4. Biotecnología y otras tecnologías
Más allá del espacio y la medicina, los hongos radiotróficos y sus pigmentos tienen otros usos innovadores:

• Recolección de energía: El concepto de recolectar energía de la radiación es intrigante. Existen baterías nucleares (como los RTG – generadores termoeléctricos de radioisótopos), pero estos utilizan el calor de desintegración. Los hongos ofrecen un enfoque biológico. Si pudiéramos diseñar un sistema en el que la melanina fúngica convirtiera los rayos gamma en energía eléctrica (por ejemplo, mediante reacciones de transferencia de electrones), podríamos crear una especie de batería de radiación biológica . Los investigadores han observado que los pigmentos de melanina pueden producir una corriente eléctrica en determinadas condiciones, y hay investigaciones en curso en bioelectroquímica que analizan la melanina de los microbios para ver si puede utilizarse en pilas de combustible o sensores.
• Sensores y detectores: Como se ha mencionado, los hongos entrenados podrían actuar como sensores vivos. Podrían utilizarse para detectar material nuclear ilegal. Además, la conductividad de la melanina cambia cuando se irradia (como demostró Dadachova). Esto significa que un circuito recubierto de melanina podría servir potencialmente como detector de radiación en tiempo real, cambiando su resistencia eléctrica o su corriente cuando se absorbe la radiación.
• Biotecnología industrial: La melanina fúngica es extremadamente estable y puede unirse a diversas sustancias. Se está explorando su uso en filtración (para eliminar toxinas o incluso agentes nerviosos, ya que la melanina puede unirse a contaminantes químicos). La porosidad y la capacidad de unión de la melanina podrían convertirla en un componente de filtros o equipos de protección para la defensa química/radiológica.
• Ciencia de materiales: La idea de incorporar melanina a materiales (plásticos, pinturas, tejidos) para el blindaje contra la radiación es atractiva porque la melanina es ligera y biocompatible. Por ejemplo, polímeros con infusión de melanina podrían recubrir el interior de aviones o estaciones espaciales para reducir la radiación crónica de dosis bajas. Incluso la electrónica de consumo podría beneficiarse (para proteger componentes sensibles de la radiación de fondo o para blindar dispositivos para vuelos a gran altitud).
• Almacenamiento de energía: Una noción especulativa mencionada por los investigadores es el uso de hongos para el almacenamiento de energía. Dado que convierten la radiación en energía química, tal vez podrían cargar algún tipo de condensador biológico o almacenar energía en forma química que pueda aprovecharse más tarde. Se trata de una biotecnología avanzada que requeriría progresos significativos, pero se plantea como una idea a largo plazo.

Desde la protección de astronautas hasta la limpieza de residuos nucleares, las aplicaciones del hongo de Chernóbil abarcan muchos campos. Es un ejemplo excelente de cómo un descubrimiento extraño en una zona de desastre puede inspirar la innovación interdisciplinar.

Aunque el potencial es apasionante, el uso de un hongo que se alimenta de radiación en aplicaciones prácticas plantea importantes cuestiones éticas y de seguridad:

• Patogenicidad y riesgos para la salud: Muchos hongos productores de melanina son patógenos oportunistas o alérgenos. Cladosporium sphaerospermum en sí mismo se considera generalmente un moho ambiental común y puede causar alergias o asma en personas sensibles. Otros «mohos negros» relacionados y el Cryptococcus neoformans (uno de los hongos radiotróficos) pueden causar infecciones graves en personas con sistemas inmunitarios debilitados. El trabajo con tales hongos o su despliegue en el medio ambiente o en hábitats espaciales debe garantizar que no supongan un riesgo para la salud humana. Si fuéramos a recubrir una nave espacial o una habitación con hongo vivo, tendríamos que estar seguros de que no infectaría inadvertidamente a la tripulación ni produciría esporas tóxicas. Los científicos están explorando el uso exclusivo del pigmento de melanina (que no es infeccioso) como una alternativa más segura a los cultivos de hongos vivos para aplicaciones que impliquen la exposición humana ( Fungal Melanins and Applications in Healthcare, Bioremediation and Industry – PMC ) ( Fungal Melanins and Applications in Healthcare, Bioremediation and Industry – PMC ).
• Contención y control: La introducción de un hongo resistente en un nuevo entorno (como Marte, un laboratorio o un emplazamiento nuclear) requiere un control cuidadoso. Estos hongos pueden propagarse mediante esporas microscópicas. Existe un aspecto de ética ecológica: si liberamos hongos ávidos de radiación en un lugar contaminado, ¿podrían propagarse involuntariamente más allá de la zona objetivo? No querríamos un escenario de especies invasoras. Sin embargo, en lugares como el reactor de Chernóbil o una instalación de residuos sellada, esto es menos preocupante, ya que la zona ya es hostil para la mayor parte de la vida y está contenida. En el espacio, cualquier material biológico necesita protocolos de cuarentena para evitar la contaminación de otros planetas (reglas de protección planetaria); irónicamente, un hongo que prospera con la radiación podría sobrevivir a los viajes interplanetarios mejor que la mayoría de los microbios, por lo que debemos ser cautelosos.
• Modificación genética: Puede haber interés en mejorar genéticamente estos hongos para obtener un mejor rendimiento (por ejemplo, un hongo OMG que produzca melanina extra o crezca más rápido). Cualquier OMG utilizado en el exterior plantearía cuestiones normativas y éticas. Por ejemplo, ¿podrían los hongos modificados transferir genes a especies nativas? ¿Podrían evolucionar de formas inesperadas en la naturaleza o en el espacio? Serían necesarias evaluaciones de riesgo exhaustivas.
• Eliminación posterior a la limpieza: El uso de hongos para la biorremediación conlleva el problema mencionado: los hongos se vuelven radiactivos. La manipulación y eliminación de la biomasa radiactiva debe seguir los protocolos de seguridad nuclear. Existe un componente ético a la hora de garantizar que los trabajadores implicados en dicha biorremediación no corran riesgos indebidos y que los residuos estén asegurados. Algunos podrían argumentar que el proceso simplemente traslada la contaminación de una forma a otra, pero el contraargumento es que la concentra y la contiene, lo cual sigue siendo beneficioso.
• Efectos desconocidos en el ecosistema: Los hongos que absorben la radiación podrían alterar los microecosistemas donde se aplican. Por ejemplo, en la limpieza del suelo, a medida que los hongos dominan, podrían desplazar a otros microbios o cambiar la química del suelo. Tendríamos que vigilar tales efectos para evitar dañar la salud del suelo a largo plazo. Sin embargo, en zonas ya devastadas como el núcleo del reactor de Chernóbil, fomentar el crecimiento fúngico podría ser en realidad rehabilitador, ya que no vive mucho más allí.
• Uso ético de extremófilos: Existe una cuestión filosófica más amplia: ¿tenemos derecho a explotar formas de vida extremófilas en nuestro beneficio sin comprender plenamente su ecología? Algunos especialistas en ética sugieren precaución a la hora de interferir con organismos que tienen nichos muy especializados. Dicho esto, estos hongos se dan de forma natural y ya se encuentran en estos entornos, y su uso para mitigar desastres causados por el hombre (como los vertidos nucleares) podría considerarse un deber ético positivo para sanar el medio ambiente.

En todos los casos, es probable que los protocolos de seguridad favorezcan el uso de melanina aislada o biomasa fúngica muerta en lugar de cultivos en crecimiento activo cuando sea posible. Por ejemplo, la fabricación de revestimientos a base de melanina evita el riesgo de hongos vivos. Si se utilizan hongos vivos (como en el espacio o en tareas de limpieza), probablemente se mantendrían en sistemas cerrados o barreras para evitar su propagación incontrolada. A medida que la investigación continúa, los científicos son conscientes de estas preocupaciones y a menudo destacan la necesidad de un mayor conocimiento sobre la melanina fúngica y la manipulación de hongos melanóticos ( Fungal Melanins and Applications in Healthcare, Bioremediation and Industry – PMC ) ( Fungal Melanins and Applications in Healthcare, Bioremediation and Industry – PMC ).

La investigación sobre el hongo negro de Chernóbil y sus aplicaciones avanza rápidamente, uniendo la microbiología, la biofísica y la ingeniería. He aquí algunos hallazgos recientes y orientaciones futuras:

• Experimentos en la Estación Espacial Internacional (2018–2022): El hongo C. sphaerospermum ya ha sido probado en el espacio. Las pruebas preliminares en 2018-19 en la EEI (realizadas por la NASA y sus colaboradores) demostraron que el hongo podía crecer en microgravedad y ofrecer protección contra la radiación, tal como se ha analizado. Un estudio de seguimiento publicado en 2022 informó de que el hongo no solo creció bien en la EEI, sino que en realidad tuvo una tasa de crecimiento ligeramente mayor en órbita en comparación con la Tierra, posiblemente debido a la exposición constante a la radiación (aumento del crecimiento de ~1,2 veces). Esto apunta a una respuesta radioadaptativa a la radiación espacial en la que el hongo podría estar beneficiándose de los rayos cósmicos. Además, el experimento confirmó una reducción detectable de la radiación bajo el cultivo fúngico en relación con un control sin hongos, atribuible a la absorción de radiación por parte de la biomasa fúngica. Estos hallazgos allanan el camino para ampliar la idea de los escudos vivos contra la radiación en el espacio. Es probable que futuros experimentos en la EEI prueben capas fúngicas más gruesas y duraciones más largas, e incluso el cocultivo con simuladores de suelo marciano para ver cómo podría funcionar un escudo híbrido.
• Perspectivas moleculares (2020–2021): Los científicos han estado analizando los genomas y la expresión génica de los hongos radiotróficos. Un estudio de 2021 realizado por Malo et al. examinó cómo cambia la actividad génica de Exophiala dermatitidis (una levadura negra radiotrófica) tras la exposición a la radiación. Encontraron la activación de vías de respuesta al estrés y la regulación al alza de genes relacionados con la producción de melanina y la reparación del ADN bajo una radiación elevada. Del mismo modo, un estudio de 2022 (Bland et al., en Scientific Reports) investigó cómo afectaba la exposición a los rayos gamma y UV al crecimiento y la pigmentación de hongos relacionados. Curiosamente, observaron aumentos significativos en la producción de pigmento de melanina tras la radiación, incluso si la tasa de crecimiento no siempre aumentaba. Esto respalda la idea de que los hongos potencian la melanina (para protección y posiblemente para la captura de energía) cuando viven en entornos radiactivos.
• Hongos detectores de radiación (2020): Como se ha señalado con el trabajo de la Universidad de Saskatchewan, los investigadores han logrado potenciar la respuesta de los hongos a la radiación mediante la preexposición (esencialmente entrenándolos). Este entrenamiento adaptativo podría conducir a cepas fúngicas optimizadas para isótopos o niveles de radiación particulares. Es similar a la cría selectiva para obtener el mejor hongo «detector de radiación». Las investigaciones futuras podrían producir hongos personalizados para tareas de limpieza específicas; por ejemplo, una cepa particularmente eficaz en la acumulación de cesio-137 del suelo, o una que forme rápidamente un escudo de biopelícula grueso cuando hay radiación presente.
• Ingeniería de melanina: Existe un interés creciente en sintetizar o modificar la melanina para su uso fuera del hongo. La melanina puede extraerse de cultivos fúngicos en grandes cantidades (es un polímero resistente). Los equipos están explorando materiales compuestos con melanina, como mezclar melanina fúngica en plásticos o tejidos para crear equipos de protección contra la radiación. En 2021, una revisión exhaustiva sobre las melaninas fúngicas concluyó que, si bien el potencial es alto, es necesario superar desafíos como la estructura compleja de la melanina y su aislamiento eficiente ( Fungal Melanins and Applications in Healthcare, Bioremediation and Industry – PMC ) ( Fungal Melanins and Applications in Healthcare, Bioremediation and Industry – PMC ). Los avances futuros en ciencia de materiales podrían permitir adaptar las propiedades de la melanina (por ejemplo, haciéndola más conductora eléctricamente o más flexible) para integrarla en dispositivos.
• Expansión a otros extremos: También se han encontrado hongos radiotróficos en otros lugares extremos; por ejemplo, en el exterior de la Estación Espacial Internacional y en entornos de gran altitud. Algunos incluso fueron expuestos en el exterior de la EEI (un proyecto llamado EXPOSE-E) durante un año y sobrevivieron a los rayos cósmicos y al vacío. Estas especies, como Cryomyces antarcticus, mantuvieron una alta supervivencia y bajas tasas de mutación, atribuidas a su protección de melanina. Esto nos indica que los hongos radiotróficos (o al menos sus esporas) podrían potencialmente soportar viajes interplanetarios. Las investigaciones futuras en astrobiología podrían examinar si tales hongos podrían hipotéticamente sobrevivir en la superficie de Marte o ayudar a sembrar sistemas de soporte vital en hábitats allí.
• Investigación comercial e industrial: Agencias como la NASA y la Agencia Espacial Europea (ESA) están buscando activamente biotecnologías para el blindaje contra la radiación, por lo que la financiación y el interés en estos hongos están en aumento. Las empresas emergentes incluso están investigando recubrimientos a base de melanina (para electrónica, satélites, etc.). Además, las agencias de defensa tienen curiosidad por saber si la melanina o los derivados fúngicos podrían proteger a los soldados de la exposición a la radiación o química. En el sector energético, las instalaciones nucleares están considerando métodos de biomonitorización (como sensores fúngicos) como parte de los sistemas de seguridad. Este interés intersectorial sugiere un futuro vibrante para llevar esta ciencia fuera del laboratorio.
• Preguntas abiertas: A pesar del progreso, quedan varias preguntas para el futuro. Los científicos todavía están tratando de demostrar de manera concluyente cuánta de la energía de crecimiento del hongo puede provenir directamente de la radiación. Podría ser que la radiación aumente su metabolismo en lugar de sustituir completamente a los alimentos. Como señaló una revisión, aún no se ha demostrado si los hongos pueden fijar carbono (convertir CO₂ en biomasa) utilizando únicamente energía de radiación. Los experimentos futuros pueden implicar cultivar los hongos en medios mínimos con radiación para ver si pueden sostenerse con muy pocos nutrientes adicionales. Otra pregunta abierta es si podemos transferir esta capacidad a otros organismos: ¿podríamos, por ejemplo, diseñar una planta o bacteria para que use melanina y obtenga capacidades radiotróficas? Tal trabajo de biología sintética puede estar muy lejos, pero es concebible.

En conclusión, el humilde hongo negro de Chernóbil ha pasado de ser una curiosidad científica a una herramienta prometedora para la innovación. Es probable que la investigación en curso revele más de sus secretos, convirtiendo lo que antes era ciencia ficción (organismos que se alimentan de radiación) en una realidad práctica. Desde proteger a los futuros exploradores de Marte hasta limpiar los peores desastres nucleares de nuestro planeta, este hongo amante de la radiación ejemplifica cómo la vida puede adaptarse de formas asombrosas, y cómo esas adaptaciones pueden aprovecharse para el beneficio de la tecnología y la sociedad.

Referencias:

• Zhdanova, N. N. et al. (2004). Ionizing radiation attracts soil fungi. Mycological Research, 108(9), 1089–1096.
• Dadachova, E. et al. (2007). Ionizing radiation changes the electronic properties of melanin and enhances the growth of melanised fungi. PLoS One, 2(5): e457.
• Dadachova, E. & Casadevall, A. (2008). Ionizing Radiation: how fungi cope, adapt, and exploit with the help of melanin. Curr. Opin. Microbiol. , 11(6), 525–531.
• Shunk, G. K. et al. (2020). A Self-Replicating Radiation-Shield for Human Deep-Space Exploration: Radiotrophic Fungi on the ISS (preprint).
• Cordero, R. J. et al. (2021). Fungal melanins and applications in healthcare, bioremediation and industry. Microorganisms, 9(7): 1465 ( Fungal Melanins and Applications in Healthcare, Bioremediation and Industry – PMC ) ( Fungal Melanins and Applications in Healthcare, Bioremediation and Industry – PMC ).
• Peachey, C. (2020). Chernobyl fungus used in space experiments. Nuclear Engineering International.
• University of Saskatchewan News (2020). USask researchers training fungi to sense radiation and clean up nuclear waste.
• Royal Society of Biology (2019). Eating gamma radiation for breakfast – The Biologist (Feature by Tom Ireland).
• Bland, J. et al. (2022). Evaluating changes in growth and pigmentation of fungi in response to gamma and UV irradiation. Sci Reports, 12:12142.
• [Additional citations inline above from TechnologyNetworks, Wikipedia (Cladosporium sphaerospermum – Wikipedia), etc., provide further reading and source data.]