放射合成

放射合成（）是一种理论上的过程，指生物体获取并利用电离辐射能量的代谢机制，类似于光合作用。
研究历史
早在1956年，苏联微生物学家就提出了生物体代谢电离辐射的理论构想。

自20世纪90年代起，切尔诺贝利核电站的研究人员在反应堆室墙壁及周边土壤中发现了约200种含有黑色素的真菌，这类真菌显然具有特性。这种“黑色素化”真菌同样存在于紫外线辐射强烈的高海拔贫瘠地区。

继乌克兰的研究成果之后，纽约叶史瓦大学阿尔伯特·爱因斯坦医学院的一个美国团队开始针对黑色素及黑色素化真菌的辐射暴露展开实验。研究发现，电离辐射能够增强黑色素支持重要代谢反应的能力，新型隐球菌的生长速度较正常水平提升了两倍。微生物学家叶卡捷琳娜·达达乔娃提出，这类真菌或可作为暴露在宇宙射线中的星际宇航员的食物补给和源。

2014年，该美国研究团队获得了一项通过增加黑色素含量促进微生物生长的方法专利。这项工艺的发明者声称其研究的真菌正在运用放射合成机制，并推测放射合成可能在地球早期生命演化中扮演过重要角色——通过使黑色素化真菌作为自养生物维持生存。

2018年10月至2019年3月期间，美国国家航空航天局在国际空间站开展实验，研究将放射合成真菌用作抵御太空有害辐射的潜在屏障。这类真菌在地球上同样具有多种应用可能性，包括核废料处理方法、高海拔生物燃料或营养来源等应用前景。
能量转换
对于新型隐球菌这类可导致艾滋病患者严重感染的真菌，其细胞膜上存在黑色素层。黑色素富含自由基——即带有高活性未配对电子的分子——这有助于抵御真菌所感染生物体的免疫系统攻击。黑色素化真菌会向放射性源迁移，而辐射似乎能促进其生长。某些运行中的核反应堆冷却水因富含黑色素的真菌群落而变黑。这种现象，结合黑色素能够吸收广谱电磁辐射并将其转化为其他形式能量的已知特性，进一步表明黑色素可能参与收集此类能量供生物体利用。嗜辐射真菌利用黑色素将伽马射线转化为供自身生长的化学能。这一拟议机制可能与光养生物中的合成代谢途径类似，后者通过叶绿素等色素吸收可见光光子，其能量随后用于光解水，在光合磷酸化或光合作用过程中形成ATP等有用化学能。然而，目前尚不清楚含黑色素真菌采用的是与光合作用相同的多步途径，还是某种化能合成途径。

这些真菌似乎同时利用了黑色素化学结构的变化、顺磁现象，Хаджо, А., Брайан, Р. А., Фридман, М., Бургер, Р. М., Левицкий, Ю., Касадеваль, А., Дадачева, Е. (2011). Защита меланизированных Cryptococcus neoformans от смертельной дозы гамма-излучения включает изменения в химической структуре меланина и парамагнетизме. PLoS ONE, 6 (9), e25092 以及褪黑素化学成分的特性及其空间排布。 Дадачева, Э., Брайан, Р. А., Хауэлл, Р. С., Швейцер, А. Д., Айзен, П., Носанчук, Д. Д., и Касадеваль, А. (2008). Радиозащитные свойства меланина грибов зависят от его химического состава, наличия стабильных радикалов и пространственного расположения. Исследование пигментных клеток и меланомы, 21, 192—199 

在一项实验中，研究人员发现伽马射线使黑色素催化细胞代谢典型氧化还原反应的能力增至四倍。

他们还采用电子自旋共振（一种类似于核磁共振波谱学的检测手段）分析了黑色素对伽马射线的反应。伽马射线改变了分子中未配对电子的排布。

这些研究结果表明，伽马射线将黑色素的部分电子转变为激发态，启动了一个尚未明晰的进程，并最终促成化学能的生成；这一机制或许类似于光合作用为植物提供能量的过程。研究人员推测，黑色素不仅能收集伽马射线能量，还可能吸收X射线或紫外线等较低能量的辐射。“我认为这仅仅是冰山一角，”纽约爱因斯坦医学院微生物学家表示。尽管通过整合各项观察结果和间接证据可以推断黑色素能量转换的部分作用机理，但具体细节至今尚未得到充分研究。
参考文献

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