Биологи из МГУ выяснили, сколько живут микроорганизмы на Марсе

Сотрудники биологического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова изучили устойчивость микроорганизмов к космическому радиационному излучению в условиях очень низких температур. Результаты работы были опубликованы в журнале Extremophiles.

Средняя температура на Марсе — -63^oС, однако на полюсах в ночное время она может падать до -145^оС. До сих пор было неизвестно, каковы пределы устойчивости микроорганизмов к воздействию таких экстремальных факторов. С помощью этих пределов ученые могут оценить возможность сохранения микроорганизмов и биомаркеров в составе различных объектов Солнечной системы. Эта информация необходима, чтобы планировать астробиологические космические миссии, для которых важно внимательно подойти к выбору объектов и регионов исследования и разработке методов обнаружения жизни.

В данной работе авторы исследовали радиорезистентность микробных сообществ вечномерзлых осадочных пород в условиях низкой температуры и низкого давления. Эти породы считаются земным аналогом реголита — остаточного грунта после космического выветривания. Ученые предполагают, что потенциальная биосфера Марса может сохраняться в криоконсервированном состоянии и главным фактором, лимитирующим длительность ее сохранения, является накопление клетками радиационных повреждений. Определение предела радиорезистентности микроорганизмов позволит оценить длительность сохранения микроорганизмов в реголите, в том числе на различной глубине.

«Нами исследовано совокупное воздействие ряда физических факторов (гамма-излучение, низкое давление, низкая температура) на микробные сообщества древних арктических мерзлых осадочных пород. Исследован уникальный природный объект — древние мерзлые породы, не оттаивавшие около двух миллионов лет. В целом, нами проведен модельный эксперимент, более полно воспроизводящий условия криоконсервации в реголите Марса. Также важно, что в работе исследовано воздействие высоких доз гамма-излучения (100 кГр) на жизнеспособность прокариот, в то время как ранее живые прокариоты не обнаруживались при облучении дозами выше 80 кГр», — рассказал один из авторов статьи Владимир Чепцов, аспирант кафедры биологии почв биологического факультета МГУ.

При моделировании воздействия факторов на организмы ученые использовали оригинальную климатическую камеру, которая позволяет поддерживать низкое давление и низкую температуру во время гамма-облучения. Авторы отмечают, что в работе в качестве модельного объекта использовались природные микробные сообщества, а не чистые культуры микроорганизмов.

Изученные микробные сообщества показали высокую устойчивость к воздействию моделируемых условий марсианской среды. После облучения общая численность клеток прокариот и число метаболически активных бактериальных клеток сохранилась на контрольном уровне, численность культивируемых бактерий (бактерии, которые растут на питательных средах) сократилась в десять раз, а количество метаболически активных клеток архей уменьшилось в три раза. При этом снижение численности культивируемых клеток в эксперименте было вызвано изменением их физиологического состояния, а не гибелью.

В облученном образце вечной мерзлоты ученые обнаружили высокое разнообразие бактерий, хотя после облучения структура микробного сообщества значительно изменилась. В частности, популяции актинобактерий рода Arthrobacter, которые не были выявлены в контрольных образцах, стали преобладать в бактериальных сообществах после воздействия модельных условий. Вероятно, это было вызвано некоторым снижением численности клеток доминирующих популяций бактерий, вследствие чего ученые смогли обнаружить актинобактерии рода Arthrobacter. Авторы предполагают, что бактерии этого рода более устойчивы к воздействию исследованных условий. Также проходили другие исследования, в ходе которых ученые доказали, что эти бактерии проявляют довольно высокую устойчивость к воздействию ультрафиолетового излучения и радиации, а их ДНК хорошо сохраняется в древних мерзлых осадочных породах в течение миллионов лет.

«Результаты исследования свидетельствуют о возможности длительной криоконсервации жизнеспособных микроорганизмов в марсианском реголите. Интенсивность ионизирующего излучения на поверхности Марса составляет 0,05-0,076 Гр/год и снижается с глубиной. С учетом интенсивности излучения в реголите Марса, полученные нами данные позволяют предполагать сохранение гипотетических экосистем Марса в анабиотическом состоянии в поверхностном слое реголита (защищенном от УФ-лучей) в течение не менее 1,3-2 млн лет, на глубине два метра — не менее 3,3 млн лет, на глубине пять метров — не менее 20 млн лет. Полученные данные также могут быть применены для оценки возможности обнаружения жизнеспособных микроорганизмов на других объектах Солнечной системы и внутри малых тел в космическом пространстве», — добавил ученый.

Авторы впервые доказали возможность выживания прокариот при облучении ионизирующей радиацией в дозах свыше 80 кГр. Полученные данные указывают как на возможную недооценку радиорезистентности природных микробных сообществ, так и на необходимость исследования синергетического воздействия совокупности инопланетных и космических факторов на живые организмы и биомолекулы в астробиологических модельных экспериментах.

Работа проходила сотрудничестве с учеными из Института космических исследований РАН, Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, Уральского федерального университета и Петербургского института ядерной физики имени Б.П. Константинова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт».

Исследования проходят в рамках проекта «Ноев ковчег», поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ).

Фото: Марс. Источник: YONHAP/EPA