Maskavas Valsts universitātes Lomonosova Bioloģijas fakultātes darbinieki imitēja paaugstināta radiācijas fona apstākļus kombinācijā ar zemu temperatūru, tuvu Marsa temperatūrai, un pētīja mikroorganismu izturību pret tiem. Izrādījās, ka dažas baktērijas un arhaea, kas dzīvo senajos Arktikas sasalušajos iežos, šādos apstākļos var pastāvēt līdz 20 miljoniem gadu neaktīvā stāvoklī.
Vidējā temperatūra uz Marsa ir -63 ° C, bet pie stabiem naktī tā var pazemināties līdz -145 ° C. Līdz šim nebija zināms, kādas ir mikroorganismu izturības robežas ar šādiem galējiem faktoriem. Izmantojot šīs robežas, zinātnieki var novērtēt mikroorganismu un biomarķieru saglabāšanās potenciālu dažādu Saules sistēmas objektu sastāvā. Šī informācija ir nepieciešama, lai plānotu astrobioloģiskās kosmosa misijas, kurām ir svarīgi rūpīgi pievērsties pētījumu objektu un reģionu izvēlei un dzīvības noteikšanas metožu izstrādei.
Kā mikrobi izdzīvo uz Marsa
Šajā darbā autori izpētīja mikrobu kopienu radioizturību mūžīgā sasaluma nogulumiežu zemas temperatūras un zema spiediena apstākļos. Šīs ieži tiek uzskatīti par regolīta sauszemes augsnes analogu - atlikušo augsni pēc kosmosa laika apstākļu ietekmes. Zinātnieki ierosina, ka potenciālo Marsa biosfēru var saglabāt zemūdens konservētā stāvoklī, un galvenais faktors, kas ierobežo tā saglabāšanās ilgumu, ir šūnu uzkrātais radiācijas kaitējums. Mikroorganismu radiorezistences robežas noteikšana ļaus novērtēt mikroorganismu aiztures ilgumu regolītā, ieskaitot dažādos dziļumos.
“Mēs esam pētījuši vairāku fizikālo faktoru (gamma starojuma, zema spiediena, zemas temperatūras) kumulatīvo ietekmi uz seno Arktikas sasalušo nogulumiežu mikrobu kopienām. Izpētīts unikāls dabas objekts - senie sasalušie ieži, kas nav atkusuši apmēram divus miljonus gadu. Kopumā mēs veicām modeļa eksperimentu, kas pilnīgāk reproducē zemā spiediena saglabāšanas apstākļus Marsa regolītā. Svarīgi ir arī tas, ka pētījumā tika pētīta lielu gamma starojuma devu (100 kGy) ietekme uz prokariotu dzīvotspēju, savukārt iepriekš dzīvie prokarioti netika atklāti, kad tos apstaroja ar devām, kas lielākas par 80 kGy, sacīja viens no raksta autoriem, Bioloģijas katedras pēcdiploma students Vladimirs Čeptsovs. Maskavas Valsts universitātes Bioloģijas fakultātes augsnes, kas nosauktas pēc M. V. Lomonosovs. Pētījumu atbalstīja Krievijas Zinātnes fonds (RSF) Noasa šķirsta projekta ietvaros,viņa rezultāti tiek publicēti žurnālā Extremophiles.
Populārā portāla Pikabu iedzīvotāji veiksmīgi nodemonstrēja atmosfēras perspektīvu nākamajām kolonistu baktērijām
Imitējot faktoru ietekmi uz organismiem, zinātnieki izmantoja oriģinālu klimatisko kameru, kas gammas apstarošanas laikā ļauj uzturēt zemu spiedienu un zemu temperatūru. Autori atzīmē, ka par parauga objektu tika izmantotas dabiskas mikrobu kopienas, nevis tīras mikroorganismu kultūras.
Reklāmas video:
Izpētītās mikrobu kopienas ir parādījušas augstu pretestību Marsa vides modelēto apstākļu ietekmei. Pēc apstarošanas kopējais prokariotu šūnu skaits un metaboliski aktīvo baktēriju šūnu skaits saglabājās kontroles līmenī, kultivēto baktēriju (baktēriju, kas aug barības vielās) skaits samazinājās desmit reizes, un metaboliski aktīvo arheālo šūnu skaits samazinājās trīs reizes. Turklāt kultivēto šūnu skaita samazināšanos eksperimentā izraisīja to fizioloģiskā stāvokļa izmaiņas, nevis nāve.
Kriokonservācija: kā saglabāt dzīvību ledū
Apstarotā mūžīgā sasaluma paraugā zinātnieki atrada lielu baktēriju daudzveidību, lai gan pēc apstarošanas mikrobu kopienas struktūra ievērojami mainījās. Jo īpaši Arthrobacter ģints aktinobaktēriju populācijas, kuras netika atklātas kontroles paraugos, baktēriju kopienās sāka dominēt pēc saskares ar modeļa apstākļiem. To, iespējams, izraisīja baktēriju dominējošo populāciju šūnu skaita neliels samazinājums, kā rezultātā zinātnieki varēja noteikt Arthrobacter ģints aktinobaktērijas. Autori norāda, ka šīs ģints baktērijas ir izturīgākas pret pētīto apstākļu iedarbību. Bija arī citi pētījumi, kuru laikā zinātnieki pierādīja, ka šīm baktērijām ir diezgan augsta izturība pret ultravioletā starojuma un starojuma iedarbību,un to DNS miljoniem gadu ir labi saglabājies senajos sasalušajos nogulumiežu iežos.
“Pētījuma rezultāti norāda uz dzīvotspējīgu mikroorganismu ilgstošas kriokonservēšanas iespēju Marsa regolītā. Jonizējošā starojuma intensitāte uz Marsa virsmas ir 0,05-0,076 Gy / gadā un samazinās līdz ar dziļumu. Ņemot vērā apstarojuma intensitāti Marsa regolītā, mūsu dati liecina, ka Marsa hipotētiskās ekosistēmas anabotiskā stāvoklī tiek saglabātas anabotiskā stāvoklī regolīta virsmas slānī (aizsargātā no UV stariem) vismaz 1,3–2 miljonus gadu, divu metru dziļumā - vismaz 3,3 miljoni gadu piecu metru dziļumā - vismaz 20 miljoni gadu. Iegūtos datus var izmantot arī, lai novērtētu dzīvotspējīgu mikroorganismu noteikšanas iespējas uz citiem Saules sistēmas objektiem un mazo ķermeņu iekšpusē kosmosā,”piebilda zinātnieks.
Secinājums
Autori bija pirmie, kas pierādīja prokariotu izdzīvošanas iespēju, saskaroties ar jonizējošo starojumu devās virs 80 kGy. Iegūtie dati norāda gan uz iespējamu dabisko mikrobu kopienu radioizturības nenovērtēšanu, gan uz vajadzību izpētīt svešu un kosmisku faktoru kombinācijas sinerģistisko ietekmi uz dzīviem organismiem un biomolekulēm astrobioloģisko modeļu eksperimentos.
Darbs tika veikts sadarbībā ar zinātniekiem no Krievijas Zinātņu akadēmijas Kosmosa izpētes institūta, A. F. Ioffe RAS, Pētera Lielā Sanktpēterburgas Politehniskā universitāte, Urālu federālā universitāte un B. P. Konstantinovs no Nacionālā pētniecības centra "Kurchatov Institute". Pētījumu atbalstīja Krievijas Zinātnes fonda dotācija "Zinātniskie fondi dzīvo sistēmu nacionālās depozitāriju bankas izveidošanai" (projekts "Noasa šķirsts").
Vasilijs Makarovs
