Personalul Facultății de Biologie din Lomonosov, Universitatea de Stat din Moscova, a simulat condițiile unui fundal crescut de radiații în combinație cu temperaturi scăzute, aproape de cele marțiene și a studiat rezistența microorganismelor la acestea. S-a dovedit că unele bacterii și arhaea care trăiesc în rocile antice înghețate arctice pot exista în astfel de condiții până la 20 de milioane de ani în stare inactivă.
Temperatura medie de pe Marte este de -63 ° C, dar la stâlpi noaptea poate scădea la -145 ° C. Până acum nu se știa care sunt limitele rezistenței microorganismelor la astfel de factori extreme. Folosind aceste limite, oamenii de știință pot evalua potențialul de conservare a microorganismelor și biomarkerilor în compoziția diferitelor obiecte din sistemul solar. Aceste informații sunt necesare pentru planificarea misiunilor spațiale astrobiologice, pentru care este important să abordăm cu atenție selecția obiectelor și regiunilor de studiu și dezvoltarea metodelor de detectare a vieții.
Cum supraviețuiesc microbii pe Marte
În această lucrare, autorii au investigat radiorezistența comunităților microbiene din rocile sedimentare permafrost în condiții de temperatură scăzută și presiune scăzută. Aceste roci sunt considerate a fi analogul terestru al regulitului - sol rezidual după intemperii spațiale. Oamenii de știință sugerează că biosfera potențială a lui Marte poate fi păstrată într-o stare crioprezervată, iar principalul factor care limitează durata păstrării acesteia este acumularea de deteriorare a radiațiilor de către celule. Determinarea limitei de radiorezistență a microorganismelor va face posibilă estimarea duratei de retenție a microorganismelor în regulit, inclusiv la adâncimi diferite.
„Am investigat efectul combinat al unui număr de factori fizici (radiații gamma, presiune joasă, temperatură scăzută) asupra comunităților microbiene ale rocilor sedimentare congelate antice arctice. Un obiect natural unic a fost investigat - roci antice înghețate care nu s-au dezghețat de aproximativ două milioane de ani. În general, am efectuat un experiment de model care reproduce mai complet condițiile de crioprezervare în regulitul de pe Marte. De asemenea, este important ca studiul să investigheze efectul dozelor mari de radiații gamma (100 kGy) asupra viabilității procariotelor, în timp ce procariotele vii anterior nu au fost detectate atunci când iradiate cu doze mai mari de 80 kGy , a declarat unul dintre autorii articolului, Vladimir Cheptsov, student postuniversitar al Departamentului de Biologie. Solurile Facultății de Biologie, Universitatea de Stat din Moscova, denumită după M. V. Lomonosov. Studiul a fost susținut de Fundația Rusă pentru Știință (RSF) în cadrul proiectului Noah's Ark,rezultatele sale sunt publicate în revista Extremophiles.
Locuitorii portalului popular Pikabu au transmis cu succes perspectiva atmosferică pentru bacteriile viitoare ale colonilor
Atunci când simulează impactul factorilor asupra organismelor, oamenii de știință au folosit o cameră climatică originală, care permite menținerea presiunii și temperaturii scăzute în timpul iradierii gamma. Autorii remarcă faptul că comunitățile microbiene naturale, mai degrabă decât culturile pure de microorganisme, au fost utilizate ca obiect model.
Video promotional:
Comunitățile microbiene studiate au arătat o rezistență ridicată la efectele condițiilor simulate ale mediului marțian. După iradiere, numărul total de celule procariote și numărul de celule bacteriene active metabolice au rămas la nivel de control, numărul de bacterii cultivate (bacterii care cresc pe mediile nutritive) a scăzut de zece ori, iar numărul de celule arheale metabolice active a scăzut de trei ori. Mai mult, scăderea numărului de celule cultivate din experiment a fost cauzată de o schimbare a stării lor fiziologice, și nu de moarte.
Crioprezervare: cum să păstrezi viața în gheață
Într-un eșantion iradiat de permafrost, oamenii de știință au descoperit o mare diversitate de bacterii, deși după iradiere, structura comunității microbiene s-a schimbat semnificativ. În special, populațiile de actinobacterii din genul Arthrobacter, care nu au fost detectate în eșantioanele de control, au început să predomine în comunitățile bacteriene după expunerea la condițiile modelului. Aceasta a fost probabil cauzată de o ușoară scădere a numărului de celule din populațiile dominante de bacterii, ca urmare a faptului că oamenii de știință au putut detecta actinobacterii din genul Arthrobacter. Autorii sugerează că bacteriile acestui gen sunt mai rezistente la efectele condițiilor studiate. Au fost și alte studii, în timpul cărora oamenii de știință au dovedit că aceste bacterii prezintă o rezistență destul de ridicată la efectele radiațiilor ultraviolete și ale radiațiilor,iar ADN-ul lor este bine păstrat în roci sedimentare antice înghețate de milioane de ani.
„Rezultatele studiului indică posibilitatea crioprezervării pe termen lung a microorganismelor viabile în regulitul marțian. Intensitatea radiațiilor ionizante de pe suprafața planetei Marte este de 0,05-0,076 Gy / an și scade cu adâncimea. Ținând cont de intensitatea radiației în regul Marte, datele noastre sugerează că ecosistemele ipotetice ale Marte sunt păstrate în stare anabiotică în stratul superficial al regitei (protejat de razele UV) de cel puțin 1,3-2 milioane de ani, la o adâncime de doi metri - cel puțin 3,3 milioane de ani, la o adâncime de cinci metri - cel puțin 20 de milioane de ani. Datele obținute pot fi, de asemenea, utilizate pentru a evalua posibilitatea de a detecta microorganisme viabile pe alte obiecte din sistemul solar și în interiorul corpurilor mici în spațiul exterior”, a adăugat savantul.
Concluzie
Autorii au fost primii care au dovedit posibilitatea supraviețuirii procariotelor atunci când au fost expuși la radiații ionizante la doze peste 80 kGy. Datele obținute indică atât o posibilă subestimare a radiorezistenței comunităților microbiene naturale, cât și necesitatea studierii efectului sinergic al unei combinații de factori extratereștri și spațiali asupra organismelor vii și biomoleculelor în experimentele cu model astrobiologic.
Lucrarea a fost realizată în colaborare cu oameni de știință de la Institutul de Cercetări Spațiale al Academiei Ruse de Științe, A. F. Ioffe RAS, Universitatea Politehnică Petru cel Mare, Universitatea Federală Ural și B. P. Konstantinov al Centrului Național de Cercetare „Institutul Kurchatov”. Studiul a fost susținut de o finanțare din partea Fundației Științifice din Rusia „Fundații științifice a creării unei bănci naționale de depozitare pentru sisteme vii” (proiectul „Arca lui Noe”).
Vasily Makarov
