Російські біологи з'ясували, як довго мікроорганізми здатні виживати на Марсі

Марс складно назвати гостинним місцем. Незважаючи на те, що денна температура біля екватора тут влітку може досягати 35 градусів Цельсія, її середній показник по планеті становить близько -63 градуси. При цьому на полюсах в нічний час вона може знижуватися до -145 градусів. Атмосферний тиск на Марсі в 160 разів нижче земної. Так… І сюди ми, на думку деяких експертів, повинні будемо переселитися в майбутньому. Як би там не було, в науковому середовищі триває робота і пошук способів вижити в цьому крижаному, радіаційний та пустельному пеклі.

Останні вісті з наукового фронту говорять про результати роботи співробітників біологічного факультету МДУ імені М. в. Ломоносова, які вивчили стійкість мікроорганізмів до космічного випромінювання в умовах низьких температур. Інформація про те, до чого прийшли дослідники, була опублікована в журналі Extremophiles.

Вчені коментують, що досі не було відомо, які межі стійкості мікроорганізмів до дії таких екстремальних факторів. Але за допомогою цих показників можна з'ясувати ймовірність збереження життя або хоча б її біомаркерів на різних об'єктах Сонячної системи. Інформація вкрай важлива для планування астробіологічних космічних місій, де дуже важливо правильно вибрати як об'єкти самого дослідження, так і методи виявлення життя.

У своїй роботі автори провели дослідження радіорезистентності (опірності радіоактивного випромінювання, якщо по-простому) мікробних спільнот, що живуть в осадових породах в умовах екстремально низьких температур і тиску. Ці породи вважаються земним аналогом реголіту – залишкового грунту Марса, піддається постійному космічного вивітрювання. Вчені вважають, що якщо на Червоній планеті і є життя, то, найімовірніше, вона може зберігатися в криоконсервированном стані, і найважливішим чинником, що обмежує тривалість цієї цілості, є поріг накопичення її клітинами радіаційних ушкоджень. Визначення ж меж дозволить оцінити тривалість збереження мікроорганізмів в реголите (якщо такі, звичайно, є), в тому числі і на різній глибині.

«Нами досліджено сукупний вплив ряду фізичних факторів (гамма-випромінювання, низький тиск, низька температура) на мікробні спільноти давніх арктичних мерзлих осадових порід. Досліджено унікальний природний об'єкт — стародавні мерзлі породи, не оттаивавшие близько двох мільйонів років. В цілому нами проведено модельний експеримент, більш повно відтворює умови кріоконсервації в реголите Марса. Також важливо, що в роботі досліджено вплив високих доз гамма-випромінювання (100 кГр) на життєздатність прокаріотів, в той час як раніше живі прокаріоти не виявлялися при опроміненні дозами вище 80 кГр», — поділився один з авторів статті Володимир Чепцов, який є аспірантом кафедри біології ґрунтів біологічного факультету МГУ.

Для моделювання впливу цих факторів на живі організми дослідники використовували спеціально створену кліматичну камеру, створює і підтримує низькі тиск і температуру під час гамма-опромінення. В якості об'єкта дослідження використовувалися саме природні мікробні спільноти, а не чисті культури мікроорганізмів, вирощені в лабораторії.

Експеримент показав, що ці спільноти володіють високою стійкістю до дії змодельованих екстремальних умов марсіанської середовища. Вчені відзначають, що після опромінення загальна чисельність клітин прокаріотів і кількість метаболічно активних бактеріальних клітин збереглася на контрольному рівні, чисельність культивованих бактерій (бактерії, які ростуть на поживних середовищах) скоротилась в десять разів, а кількість метаболічно активних клітин архей зменшилася в три рази. Але при цьому зниження чисельності культивованих клітин в експерименті було викликано зміною їх фізіологічного стану, а не загибеллю.

У зразку ґрунту, взятого з вічної мерзлоти і піддався опроміненню, дослідники виявили високу різноманітність бактерій, проте після опромінення структура мікробного співтовариства значно змінилася. Зокрема, популяції актинобактерий роду Arthrobacter, які не були виявлені в контрольних зразках, стали переважати в бактеріальних спільнотах після дії змодельованих екстремальних умов. Вчені припускають, що викликано це було, найімовірніше, деяким зниженням чисельності клітин популяцій домінуючих бактерій, чиє місце зайняли актинобактерии роду Arthrobacter. Автори роботи роблять висновки, що бактерії роду більш стійкі до впливу досліджених умов. В рамках додаткових досліджень учені довели, що ці бактерії проявляють досить високу стійкість до впливу ультрафіолетового випромінювання і радіації, а їх ДНК добре зберігається у стародавніх мерзлих осадових породах протягом мільйонів років.

«Результати дослідження свідчать про можливість тривалої кріоконсервації життєздатних мікроорганізмів в марсіанському реголите. Інтенсивність іонізуючого випромінювання на поверхні Марса становить 0,05-0,076 Гр/рік і знижується з глибиною. З урахуванням інтенсивності випромінювання в реголите Марса, отримані нами дані дозволяють припускати збереження гіпотетичних екосистем Марса в анабіотичному стані в поверхневому шарі реголіту (захищеному від УФ-променів) протягом не менше 1,3-2 млн років, на глибині два метри — не менше 3,3 млнроків, на глибині п'ять метрів — не менше 20 млн років. Отримані дані також можуть бути застосовані для оцінки можливості виявлення життєздатних мікроорганізмів на інших об'єктах Сонячної системи і всередині малих тіл у космічному просторі», — додає вчений.

Крім усього іншого, важливість роботи полягає в тому, що її автори вперше довели можливість виживання прокаріотів при опроміненні іонізуючою радіацією в дозах понад 80 кГр. Зібрані дані вказують на можливу недооцінку радіорезистентності природних мікробних спільнот, так і на необхідність дослідження синергетичного впливу сукупності інопланетних і космічних факторів на живі організми і біомолекули в астробіологічних модельних експериментах.

Дослідження проводилося у співпраці з ученими з Інституту космічних досліджень РАН, Фізико-технічного інституту імені А. Ф. Іоффе РАН, Санкт-Петербурзького політехнічного університету Петра Великого, Уральського федерального університету, а також Петербурзького інституту ядерної фізики імені Б. П. Константинова Національного дослідницького центру «Курчатовський інститут».