Персоналът на Биологическия факултет на Московския държавен университет „Ломоносов“симулира условията на повишен радиационен фон в комбинация с ниски температури, близки до марсианските, и проучва устойчивостта на микроорганизмите към тях. Оказа се, че някои бактерии и археи, живеещи в древни замразени скали на Арктика, могат да съществуват в такива условия до 20 милиона години в неактивно състояние.
Средната температура на Марс е -63 ° C, но при полюсите през нощта може да спадне до -145 ° C. Досега не беше известно какви са границите на устойчивостта на микроорганизмите към такива екстремни фактори. Използвайки тези ограничения, учените могат да оценят потенциала за запазване на микроорганизмите и биомаркерите в състава на различни обекти в Слънчевата система. Тази информация е необходима за планиране на астробиологични космически мисии, за които е важно внимателно да се подходи към подбора на обекти и региони на изследване и разработването на методи за откриване на живот.
Как микробите оцеляват на Марс
В тази работа авторите изследват радиорезистентността на микробните общности в утаените скали на вечна замръзване при условия на ниска температура и ниско налягане. Тези скали се считат за наземния аналог на реголита - остатъчна почва след космическото изветряне. Учените предполагат, че потенциалната биосфера на Марс може да бъде запазена в криосъхранено състояние, а основният фактор, ограничаващ продължителността на нейното запазване, е натрупването на радиационни щети от клетките. Определянето на границата на радиорезистентност на микроорганизмите ще позволи да се оцени продължителността на задържането на микроорганизмите в реголита, включително на различни дълбочини.
„Изследвахме кумулативния ефект на редица физически фактори (гама радиация, ниско налягане, ниска температура) върху микробните съобщества на древните замразени утайки от Арктика. Изследван е уникален природен обект - древни замразени скали, които не са се размразявали от около два милиона години. Като цяло проведохме моделен експеримент, който по-пълно възпроизвежда условията на криоконсервацията в Марсовия реголит. Важно е също така, че изследването изследва влиянието на високите дози гама радиация (100 kGy) върху жизнеспособността на прокариотите, докато живите прокариоти не са открити при облъчване с дози над 80 kGy ", каза един от авторите на статията Владимир Чепцов, аспирант от катедра" Биология " Почви на Биологическия факултет на Московския държавен университет Ломоносов. Изследването беше подкрепено от Руската научна фондация (RSF) в рамките на проекта на Ноевия ковчег,резултатите от него са публикувани в списанието Extremophiles.
Обитателите на популярния портал Pikabu успешно предават атмосферна перспектива за бъдещите колонисти бактерии
При симулиране на въздействието на факторите върху организмите учените са използвали оригинална климатична камера, която позволява поддържане на ниско налягане и ниска температура по време на гама облъчване. Авторите отбелязват, че естествените микробни общности, а не чистите култури от микроорганизми, са използвани като моделен обект.
Промоционално видео:
Проучените микробни общности показват висока устойчивост на въздействието на симулираните условия на марсианската среда. След облъчването общият брой прокариотни клетки и броят на метаболично активните бактериални клетки остават на контролното ниво, броят на култивираните бактерии (бактерии, които растат върху хранителни среди) намалява десетократно, а броят на метаболично активните археални клетки намалява три пъти. Освен това, намаляването на броя на култивираните клетки в експеримента е причинено от промяна във физиологичното им състояние, а не от смърт.
Криоконсервация: как да съхраним живота в лед
В облъчена проба от вечна замръзване учените откриха голямо разнообразие от бактерии, въпреки че след облъчването структурата на микробната общност значително се промени. По-специално, популациите от актинобактерии от род Arthrobacter, които не са открити в контролни проби, започнаха да преобладават в бактериални общности след излагане на моделни условия. Това вероятно е причинено от леко намаляване на броя на клетките на доминиращите популации на бактерии, в резултат на което учените успяха да открият актинобактерии от рода Arthrobacter. Авторите предполагат, че бактериите от този род са по-устойчиви на въздействието на изследваните условия. Имаше и други изследвания, по време на които учените доказаха, че тези бактерии проявяват доста висока устойчивост на въздействието на ултравиолетовата радиация и радиацията, т.е.и тяхната ДНК е добре запазена в древно замразени утаечни скали в продължение на милиони години.
„Резултатите от изследването показват възможността за дългосрочно криоконсервиране на жизнеспособни микроорганизми в марсианския реголит. Интензитетът на йонизиращо лъчение на повърхността на Марс е 0,05-0,076 Gy / година и намалява с дълбочина. Имайки предвид интензивността на радиацията в реголита на Марс, нашите данни предполагат, че хипотетичните екосистеми на Марс са запазени в анабиотично състояние в повърхностния слой на реголит (защитен от UV лъчи) в продължение на най-малко 1,3-2 милиона години, на дълбочина два метра - най-малко 3.3 милиона години, на дълбочина пет метра - най-малко 20 милиона години. Получените данни могат да бъдат използвани и за оценка на възможността за откриване на жизнеспособни микроорганизми на други обекти в Слънчевата система и вътре в малки тела в космическото пространство “, добави ученият.
заключение
Авторите са първите, които доказват възможността за оцеляване на прокариотите при излагане на йонизиращо лъчение при дози над 80 kGy. Получените данни показват както възможно подценяване на радиорезистентността на естествените микробни общности, така и необходимостта от проучване на синергичния ефект на комбинация от извънземни и космически фактори върху живи организми и биомолекули в експериментите с астробиологичен модел.
Работата е извършена в сътрудничество с учени от Института за космически изследвания на Руската академия на науките, A. F. Ioffe RAS, Петербургския политехнически университет „Петър Велики“, Уралския федерален университет и B. P. Константинов от Националния изследователски център "Курчатов институт". Проучването беше подкрепено с безвъзмездна финансова помощ от Руската научна фондация „Научни основи на създаването на Национална банка за депозитари за живи системи“(проект „Ноевият ковчег“).
Василий Макаров