Zamestnanci Biologickej fakulty Lomonosovskej Moskovskej štátnej univerzity simulovali podmienky zvýšeného žiarenia v kombinácii s nízkymi teplotami v blízkosti marťanských a študovali odolnosť mikroorganizmov voči nim. Ukázalo sa, že niektoré baktérie a archaea žijúce v starých arktických zamrznutých horninách môžu existovať v takýchto podmienkach v neaktívnom stave až 20 miliónov rokov.
Priemerná teplota na Marse je -63 ° C, ale na póloch v noci môže klesnúť na -145 ° C. Až doteraz nebolo známe, aké sú hranice odolnosti mikroorganizmov voči takýmto extrémnym faktorom. Použitím týchto limitov môžu vedci posúdiť potenciál zachovania mikroorganizmov a biomarkerov v zložení rôznych objektov v slnečnej sústave. Tieto informácie sú potrebné na plánovanie astrobiologických vesmírnych misií, pre ktoré je dôležité starostlivo pristupovať k výberu predmetov a študijných oblastí a k vývoju metód na zisťovanie života.
Ako prežívajú mikróby na Marse
V tejto práci autori skúmali rádio rezistenciu mikrobiálnych spoločenstiev v permafrostových sedimentárnych horninách v podmienkach nízkej teploty a nízkeho tlaku. Tieto horniny sa po zvetrávaní vesmíru považujú za terestriálny analóg regolitu - zvyškovej pôdy. Vedci naznačujú, že potenciálna biosféra Marsu sa môže zachovať v kryokonzervovanom stave a hlavným faktorom, ktorý obmedzuje trvanie jej konzervácie, je akumulácia radiačného poškodenia bunkami. Stanovenie limitu rádioaktivity mikroorganizmov umožní odhadnúť dobu zadržania mikroorganizmov v regolite, a to aj v rôznych hĺbkach.
„Skúmali sme kombinovaný účinok niekoľkých fyzikálnych faktorov (gama žiarenie, nízky tlak, nízka teplota) na mikrobiálne spoločenstvá starovekých arktických zamrznutých sedimentárnych hornín. Preskúmal sa jedinečný prírodný objekt - starodávne zamrznuté skaly, ktoré sa nerozmrazujú asi dva milióny rokov. Vo všeobecnosti sme uskutočnili modelový experiment, ktorý komplexnejšie reprodukuje podmienky kryokonzervácie v regolite Mars. Je tiež dôležité, aby štúdia skúmala vplyv vysokých dávok gama žiarenia (100 kGy) na životaschopnosť prokaryot, zatiaľ čo pri ožarovaní dávkami vyššími ako 80 kGy sa nezistili predtým žijúce prokaryoty, “uviedol jeden z autorov článku Vladimír Cheptsov, postgraduálny študent Katedry biológie. Pôdy Fakulty biologie Moskovskej štátnej univerzity pomenované podľa M. V. Lomonosov. Štúdiu podporila Ruská vedecká nadácia (RSF) v rámci projektu Noemova archa,jeho výsledky sú publikované v časopise Extremophiles.
Obyvatelia populárneho portálu Pikabu úspešne sprostredkovali atmosférickú perspektívu pre budúce kolonistické baktérie
Pri simulácii vplyvu faktorov na organizmy vedci použili pôvodnú klimatickú komoru, ktorá umožňuje udržiavať nízky tlak a nízku teplotu počas ožarovania gama. Autori poznamenávajú, že ako modelový objekt boli použité prírodné mikrobiálne spoločenstvá, a nie čisté kultúry mikroorganizmov.
Propagačné video:
Študované mikrobiálne spoločenstvá preukázali vysokú odolnosť voči účinkom simulovaných podmienok v marťanskom prostredí. Po ožiarení zostal celkový počet prokaryotických buniek a počet metabolicky aktívnych bakteriálnych buniek na kontrolnej úrovni, počet kultivovaných baktérií (baktérií, ktoré rastú na živnom médiu) sa desaťnásobne znížil a počet metabolicky aktívnych archaálnych buniek sa trojnásobne znížil. Navyše pokles počtu kultivovaných buniek v experimente bol spôsobený zmenou ich fyziologického stavu a nie smrťou.
Kryokonzervácia: ako chrániť život v ľade
V ožiarenej vzorke permafrostu vedci našli veľkú rozmanitosť baktérií, hoci po ožiarení sa štruktúra mikrobiálnej komunity významne zmenila. Najmä populácie aktinobaktérií rodu Arthrobacter, ktoré neboli zistené v kontrolných vzorkách, začali prevládať v bakteriálnych komunitách po vystavení modelovým podmienkam. Toto bolo pravdepodobne spôsobené miernym poklesom počtu buniek dominantných populácií baktérií, v dôsledku čoho vedci dokázali zistiť aktinobaktérie rodu Arthrobacter. Autori naznačujú, že baktérie tohto rodu sú odolnejšie voči účinkom študovaných podmienok. Boli vykonané aj ďalšie štúdie, počas ktorých vedci dokázali, že tieto baktérie vykazujú pomerne vysokú odolnosť proti účinkom ultrafialového žiarenia a žiarenia,a ich DNA je dobre zachovaná v starodávnych mrazených sedimentárnych horninách milióny rokov.
„Výsledky štúdie naznačujú možnosť dlhodobej kryokonzervácie životaschopných mikroorganizmov v marťanskom regolite. Intenzita ionizujúceho žiarenia na povrchu Marsu je 0,05 - 0,076 Gy / rok a s hĺbkou klesá. Vzhľadom na intenzitu žiarenia v regolite na Marse, naše údaje naznačujú, že hypotetické ekosystémy Marsu sa v anabiotickom stave zachovávajú v povrchovej vrstve regolitu (chránenej pred UV žiarením) najmenej 1,3 - 2 milióny rokov, v hĺbke dvoch metrov - najmenej dva metre - najmenej 3,3 milióna rokov v hĺbke 5 metrov - najmenej 20 miliónov rokov. Získané údaje môžu byť tiež použité na vyhodnotenie možnosti detekcie životaschopných mikroorganizmov na iných objektoch v slnečnej sústave a vo vnútri malých telies vo vesmíre, “dodal vedec.
záver
Autori ako prví dokázali možnosť prežitia prokaryotov pri vystavení ionizujúcemu žiareniu pri dávkach nad 80 kGy. Získané údaje naznačujú ako možné podcenenie rádio rezistencie prírodných mikrobiálnych spoločenstiev, ako aj potrebu študovať synergický účinok kombinácie cudzích a vesmírnych faktorov na živé organizmy a biomolekuly v experimentoch s astrobiologickými modelmi.
Práca sa uskutočnila v spolupráci s vedcami z Ústavu kozmického výskumu Ruskej akadémie vied, A. F. Ioffe RAS, Polytechnická univerzita Petra Veľkého v Petrohrade, Federálna univerzita Ural a B. P. Konstantinov z Národného výskumného centra „Kurchatov Institute“. Štúdia bola podporená grantom Ruskej vedeckej nadácie „Vedecké základy vytvorenia Národnej depozitnej banky pre živé systémy“(projekt „Noemova archa“).
Vasily Makarov