Klaus-Dieter Humpich, Gastautor / 12.02.2020 / 14:00 / Foto: Pixabay / 19 / Seite ausdrucken

Die Pilze von Tschernobyl

Strahlung ist ganz, ganz gefährlich. Einige Gramm Plutonium sollten ausreichen, um die ganze Menschheit zu vergiften – so erzählte man sich einst an den Lagerfeuern von Gorleben. Wer etwas nachdenkt, kann diesen Unsinn sofort erkennen: Wurden doch allein zig Tonnen Plutonium bei den Kernwaffentests in die Atmosphäre freigesetzt. Aber dieser Irrglaube hält bis heute an. So ist doch inzwischen das Hauptargument gegen die Kernenergie der böse „Atommüll“, vor dem die Menschheit für Millionen Jahre geschützt werden muss. Genau dieses Scheinargument wird aus der Halbwertszeit von Plutonium – ganz nebenbei, ein willkommener Energiespender, viel zu schade zum Verbuddeln – hergeleitet.

Es gibt aber noch einen weiteren Einwand gegen eine übertriebene Strahlenangst. Wäre die Natur so empfindlich, gäbe es uns gar nicht. Radioaktiver Zerfall geht immer nur in eine Richtung. Mit jedem Zerfall, bei dem Strahlung ausgesendet wird, ist dieses Atom unwiederbringlich verschwunden. Deshalb war in grauer Vorzeit die Strahlenbelastung wesentlich höher als heute (zum Beispiel der Anteil an U235 im Natururan und seine Zerfallsketten). Das Leben auf der Erde musste deshalb von Anbeginn an „Selbstheilungsstrategien“ entwickeln, um sich überhaupt auf eine höhere Stufe entwickeln zu können. Erdgeschichtlich standen am Anfang die Pilze (sie sind weder Pflanzen noch Tiere), die das noch völlig karge Land vor Milliarden Jahren eroberten. Sie konnten lebenswichtige Mineralien gewinnen. Eine Eigenschaft, die sie bis heute auszeichnet. Allerdings wurden dadurch auch radioaktive Stoffe aufgenommen, mit denen sie umgehen mussten.

Pilze und Bakterien

Insofern ist es nicht verwunderlich, dass schon 2008 in dem Trümmerfeld des Reaktors von Tschernobyl Pilze gefunden wurden. Sie siedelten teilweise auf den mit Brennstoffresten verschmutzten Graphitblöcken. Wohlgemerkt, mitten im Atommüll. Man hat schon lange den Verdacht, dass Pilze enorm widerstandsfähig gegenüber ionisierender Strahlung sind. So findet man in den Schichten der frühen Kreidezeit viele melaninhaltige Pilzsporen. In einer erdgeschichtlichen Periode, in der viele Pflanzen- und Tierarten schlagartig verschwunden sind. Man führt dies auf starke kosmische Strahlung durch ein astronomisches Ereignis beziehungsweise einen Nulldurchgang des Erdmagnetfeldes zurück. Es gab auch Überlegungen, Pilze zur Renaturierung stark verseuchter Gebiete einzusetzen, da sie auch radioaktive Stoffe begierig aufnehmen und aus ihrer Umgebung herauslösen.

In einer Studie von Dadachova und Casadevall ergibt sich noch ein ganz anderer Effekt: Alles deutet darauf hin, dass manche Pilze durch ihr Melanin ionisierende Strahlung zur Energieumwandlung nutzen können, analog dem Chlorophyll bei Pflanzen. Die Studien gehen auf Untersuchungen über den Pilz Aspergillus Niger aus dem „Evolution Canyon“ in Israel zurück. Dort hat man auf der Südseite eine 200 bis 800 Prozent höhere Sonneneinstrahlung als auf dessen Nordseite. Folglich ist der Melaningehalt bei den Pilzen auf der Südseite entsprechend höher. Diese Pilze wuchsen bei intensiver UV-Bestrahlung wesentlich besser. Wenn man diese Pilze einer Strahlung aus einer Co60-Quelle von bis zu 4.000 Gy aussetzte, wuchsen sie ebenfalls schneller.

Dies deutet daraufhin, dass sie nicht nur nicht geschädigt werden durch so hohe Strahlung, sondern vielmehr diese Strahlungsenergie nutzbringend über ihr Melanin umwandeln können. Inzwischen hat man nicht nur Bakterien und Pilze in der Reaktorruine in Tschernobyl gefunden, sondern auch im Kühlwasser von Reaktoren. Dort sind sie ebenfalls extremer Strahlung ausgesetzt. Bisheriger Spitzenreiter bei den Bakterien ist Deinococcus radiodurans mit einer Todesrate von 10 Prozent (letale Dosis, LD10) erst bei einer Dosis von 15.000 Gy. Zum Glück ist dies bei Bakterien eine Ausnahme. Üblicherweise setzt man zur Haltbarmachung von Lebensmitteln γ-Strahlen mit einer Dosis von 1.000 Gy ein. Escherichia coli-Bakterien haben beispielsweise eine LD10 schon bei 700 Gy. Ganz anders sieht es bei melaninhaltigen Pilzen aus. Viele dieser Hefe- oder Schimmelpilze haben eine LD10 erst bei 5.000 Gy.

Pilze wachsen Richtung Strahlung

Mit den „Tschernobyl-Pilzen“ wurden weitere, verblüffende Experimente durchgeführt. Sie wurden unterschiedlichen ionisierenden Strahlen durch Quellen aus P32 und Cd109 ausgesetzt. Bei all diesen Experimenten konnte festgestellt werden, dass sie bei gerichteten Quellen zumeist bevorzugt in diese Richtungen wuchsen – ähnlich wie Pflanzen, die sich nach dem Licht ausrichten. Harte Strahler (Cs137) wirkten positiver als weiche (Sn121). Pilze, die aus einer stark strahlenden Umgebung stammen, reagierten stärker als Pilze aus unbelasteten Regionen. Man kann also von einer Gewöhnung an die Strahlung ausgehen („radioadaptive response“).

In und auf der internationalen Raumstation (ISS) gibt es zahlreiche eingeschleppte Pilze. Die kosmische Strahlung ist dort natürlich sehr viel geringer (etwa 0,04 Gy pro Jahr), aber gleichwohl sind Pilze mit höherem Melaningehalt überproportional vertreten. Keinesfalls jedoch sind sie durch die jahrelange kosmische Strahlung abgetötet worden.

Eine Hypothese geht davon aus, dass das Melanin selbst auf ionisierende Strahlung reagiert und sich anpasst. Dies würde auch den „Lerneffekt“ durch längere Bestrahlung erklären. Es sind jedenfalls eindeutige Veränderungen nach der Bestrahlung in den ESR (electron spin resonance signal) und HPLC (high performance liquid chromatographie) Messwerten feststellbar. Dies betrifft zum Beispiel vierfach höhere Werte an NADH (Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid-Hydrogen), einem besonders starken Antioxidationsmittel. Ohne hier weiter auf Details einzugehen, kann man festhalten, dass bei einer 500-fachen Strahlendosis gegenüber der Hintergrundstrahlung bei verschiedenen Pilzen ein wesentlich schnelleres Wachstum mit mehr Kolonien und größerer Trockenmasse eintrat. Stark vereinfacht gesagt, scheint das Melanin ionisierende Strahlung zu nutzen, um CO2 in Biomasse zu verwandeln. Ferner schützt das Melanin die anderen Bauteile einer Zelle vor Strahlenschäden.

Der Kampf mit den Einheiten

Diese Untersuchungen und Erkenntnisse sind für einen Kerntechniker eher ein Randgebiet. Sie sind mit Sicherheit wichtiger für Biologen und Strahlenmediziner. Allerdings kann man sich damit eine gewisse Skepsis gegenüber dem Zahlenkrieg von „Atomkraftgegnern“ bezüglich „Atommüll“ und so weiter erhalten. Abschließend deshalb noch ein paar Worte zu den Einheiten und den Größenordnungen. Die Einheit Gray [Gy] beschreibt die pro Masse absorbierte Energie. 1 Gy entspricht einem Joule pro kg in SI-Einheiten. Früher verwendete man die Einheit [rad]. Wobei 100 rad einem Gy entsprechen. Eine sehr geringe Menge Energie. Sind doch rund 4.200 J nötig, um 1 kg Wasser um 1°C zu erwärmen.

Will man die biologische Wirksamkeit unterschiedlicher Strahlung erfassen (zum Beispiel Alphateilchen werden mit einem Strahlungs-Wichtungsfaktor von 20 multipliziert), geht man auf die Einheit Sievert [Sv] über. Die Energie von 1 J/kg bleibt bei beiden Einheiten gleich. Nun zu einigen Eckwerten: Eine Ganzkörperdosis von 5 Sv führt bei 50 Prozent der Menschen innerhalb von 30 Tagen zum Tod (ohne medizinische Versorgung). Beruflich strahlenexponierte Menschen dürfen einer jährliche Dosis von 0,020 Sv ausgesetzt sein. Maximal in einem einzelnen Jahr von 0,050 Sv. Eine in Deutschland lebende Person erhält eine mittlere effektive Dosis von 0,0021 Sv pro Jahr.

In diesem Artikel wurden bewusst alle Ziffern einmal ausgeschrieben und auf die üblichen Dezimalvorsätze verzichtet. Damit soll die in der Natur vorkommende Bandbreite von „Strahlengefahr“ deutlich gemacht werden. Möge dies ein Hinweis sein, warum es in Tschernobyl nicht „Millionen Tote“, ausgestorbene Wälder und eine „Mutanten-Show“ gibt. Ganz im Gegenteil: Die Natur erobert sich bereits sogar die Reaktortrümmer zurück. Die reale Welt hat halt wenig mit der Phantasie – oder sollte man besser dem Wunschdenken sagen – von „Atomkraftgegnern“ gemein.

Dieser Beitrag erschien zuerst auf Klaus-Dieter Humpichs Blog NukeKlaus.

Foto: Pixabay

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Leserpost

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Nikolaus Neininger / 12.02.2020

@ H. Schönstein: Das Erdmagnetfeld ist nicht konstant und nicht wirklich stabil. Das der Sonne polt sich einigermaßen regelmäßig um - alle 22 Jahre etwa - das der Erde ist ebenfalls variabel. Allerdings ist der Wechsel sehr unregelmäßig und passiert in längeren Abständen. Im Mittel sind es etwa 250’000 Jahre, die letzte Umpolung ist etwa 780’000 Jahre her. Dabei wird er magnetische Nordpol zum Südpol - und irgendwo auf dem Weg dazwischen ist das Magnetfeld für eine Weile weg, das ist der Nulldurchgang. Ohne Erdmagnetfeld funktioniert aber auch der natürliche Schutzschirm gegen kosmische Strahlung und Sonnenwind nicht mehr, damit wird die Intensität ionisierender Strahlung auf der Erde wesentlich höher - und für die Biologie ist es völlig gleich, woher solche Strahlung kommt. Die Entwicklung der Lebewesen muß damit also umgehen können, sonst gäbe es uns nicht…

Engelbert Gartner / 12.02.2020

@ Dirk Volker Landgrebe :  H. Landgrebe, sie sollten sich über die Unfälle in Tschernobyl und Fukushima einmal ideologieunabhängig informieren. Sie werden staunen was Sie da entdecken werden.

Friedrich Neureich / 12.02.2020

“Deshalb war in grauer Vorzeit die Strahlenbelastung wesentlich höher als heute.” It ain’t necessarily so: Im Rahmen der Zerfallsketten können aus schwach radioaktiven Isotopen - mit langer Halbwertszeit und/oder niedriger Energie ihrer Emissionen - stark aktive Isotope - mit kurzer Halbwertszeit und/oder hoher Energie ihrer Emissionen - hervorgehen. Uran-238 etwa, mit einer Halbwertszeit von mehreren Milliarden Jahren, steht am Anfang einer Kette, die auch Protaktinium-234 umfasst, das zwar pro Zerfallsereignis nur etwa die halbe Energie freisetzt, aber eine Halbwertszeit von Minuten hat, also die billionenfache Strahlungsleistung pro Masse (und irgendwo weiter unten kommt, wenn ich mich richtig erinnere, ein Radonisotop mit pro Ereignis doppelt so viel Energie und einer Halbwertszeit von Millisekunden, also noch einmal etwa das Hunderttausendfache des Protaktiniums). So, wie ein Fluss auch im Unterlaufbereich noch Wasserfälle bilden kann, wenn das Gelände entsprechend ist. Nur der Genauigkeit halber…

Ilona Grimm / 12.02.2020

Eine mit mir ganz gut bekannte Russland-Deutsche, Jahrgang 1957, ist vor etwas mehr als 20 Jahren mit Ehemann, Kindern, Eltern und Geschwistern aus Kasachstan nach Deutschland gekommen. Sie hat mir erzählt, dass Atomtests in ihrer Gegend Alltag waren; praktisch jeden Tag waren Atompilze am Horizont zu sehen. Die Leute waren also ununterbrochen dem radioaktiven Fallout ausgesetzt. Und trotzdem ist ihr Vater erst vor wenigen Jahren mit 84 gestorben, und ihre Mutter ist jetzt Mitte achtzig. Krebskrankheiten sind in der gesamten Familie bisher nicht aufgetreten. Das finde ich ziemlich bemerkenswert!

Karsten Dörre / 12.02.2020

Das Bikini-Atoll (über 60 Kernwaffenversuche) ist nicht mehr gesperrt. Man darf dort seit Längerem wieder siedeln, aber keine dort produzierten Nahrungsmittel zu sich nehmen. Die Natur- und Artenvielfalt ist konsolidiert. Natur entwickelt sich. Mensch hingegen macht sich (berechtigte) Sorgen - im Gegensatz zur Natur, dass frei von Gedanken existiert. Hiroshima und Nagasaki waren nach 1945 zu keiner Zeit unbewohnt.

Sabine Schönfelder / 12.02.2020

Herr@Landgrebe, was erzählen Sie denn da! In Tschernobyl leben bereits wieder Menschen in den „konterminierten“ Zonen; Wissenschaftler schon lange Zeit, sogar nahe am ´Eventˋ und untersuchen wissenschaftlich den Einfluß der Radioaktivität auf Mensch und Tier. Sie können sogar eine Besichtigungsreise nach Tschernobyl buchen. In Fukushima wurden bereits letztes Jahr wieder die Strände eröffnet und gut besucht. Natürlich starben in Rußland Menschen an der Strahlung, die kurz nach der Explosion ihr Leben für die Eindämmung der Gefahrenlage opfern mußten. In Fukushima starben die Menschen an der Flutwelle und nicht an der Strahlung. Die Apokalypse, die von den Atomkraftgegnern in die Köpfe der Menschen agitiert wurde, fand nirgends statt. Es gibt, wie bei anderen großen Unglücken, explodierenden Chemiefabriken oder Vulkanausbrüchen, natürlich Tod und Elend, aber diese ideologisch betriebene Hysterie, ist mit Verlaub, völlig daneben und unverantwortlich. Wir kaufen ständig mehr Atomstrom bei unseren Nachbarn und um uns herum werden viele neue Atomkraftwerke gebaut, ebenso in China und Rußland. Sind die alle AFD? Die Zukunft wird Atomstrom sein. Seien Sie nicht ängstlich, machen Sie sich selbst schlau. Jugend forscht!

Stephan Bender / 12.02.2020

Fazit: Lieber radioaktiv als fernsehmüde!

Stefan Lanz / 12.02.2020

@Landgrebe: Man muss ja nicht immer einer Meinung sein, aber haben Sie den Artikel überhaupt gelesen? Und wie kommt man von Pilzen über Strahlung zur AFD? Ich persönlich glaube ja, Sie haben bei Ihrem Leserbrief das Medium verwechselt und wollten eigentlich irgendwas bei SPON oder taz schreiben…

J.G.R. Benthien / 12.02.2020

Es wäre schön gewesen, Sie hätten die Einheiten nicht gewechselt. Meine Frage: wie viel Sv sind denn nun 1.000 Gy oder 4.000 Gy? Wenn ich die Zahlen hätte, könnte ich mir das ganze viel besser vorstellen. So wie Sie es geschrieben haben, steige ich da nicht durch.

Herbert Kremer / 12.02.2020

@ DV Landgrebe Wo haben Sie die Zahlen her? Meines Wissens gab es in Tschernobyl keine 100 Strahlenopfer. ( Einschließlich der Feuerwehrleute, die verheizt wurden. )

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