Osoblje biološkog fakulteta Moskovskog državnog sveučilišta Lomonosov simuliralo je uvjete povećane radijacijske pozadine u kombinaciji s niskim temperaturama, bliskim marsovskim i proučavalo otpornost mikroorganizama na njih. Pokazalo se da neke bakterije i arheje koje žive u drevnim arktičkim smrznutim stijenama mogu postojati u takvim uvjetima i do 20 milijuna godina u neaktivnom stanju.
Prosječna temperatura na Marsu je -63 ° C, ali na polovima noću može pasti i na -145 ° C. Do sada nije bilo poznato koje su granice otpornosti mikroorganizama na tako ekstremne čimbenike. Koristeći ta ograničenja, znanstvenici mogu procijeniti potencijal očuvanja mikroorganizama i biomarkera u sastavu različitih objekata Sunčevog sustava. Te su informacije potrebne za planiranje astrobioloških svemirskih misija, za koje je važno pažljivo pristupiti odabiru predmeta i regija proučavanja i razvoju metoda za otkrivanje života.
Kako mikrobi preživljavaju na Marsu
U ovom su radu autori istraživali radio otpornost mikrobnih zajednica u sedimentnim stijenama od smrzavanja u uvjetima niske temperature i niskog tlaka. Ove se stijene smatraju zemaljskim analogom regolita - zaostalog tla nakon svemira. Znanstvenici sugeriraju da se potencijalna biosfera Marsa može sačuvati u kriozertiranom stanju, a glavni faktor koji ograničava trajanje njegovog očuvanja je nakupljanje šteta od zračenja ćelijama. Određivanje granice otpornosti mikroorganizama omogućit će procjenu trajanja zadržavanja mikroorganizama u regolitu, uključujući i na različitim dubinama.
„Istražili smo kombinirani utjecaj niza fizičkih faktora (gama zračenje, nizak tlak, niska temperatura) na mikrobne zajednice drevnih arktičkih smrznutih sedimentnih stijena. Istražen je jedinstveni prirodni objekt - drevne smrznute stijene koje se nisu otapale oko dva milijuna godina. Općenito, izveli smo ogledni eksperiment koji potpunije reproducira uvjete krio konzervacije u Marsovom regolitu. Također je važno da je studija istraživala utjecaj visokih doza gama zračenja (100 kGy) na održivost prokariota, dok prethodno živi prokarioti nisu otkriveni kada su ozračeni dozama većim od 80 kGy , rekao je jedan od autora članka Vladimir Cheptsov, poslijediplomski student Odjela za biologiju Tla Biološkog fakulteta Moskovskog državnog sveučilišta nazvana po M. V. Lomonosov. Studiju je podržala Ruska zaklada za znanost (RSF) u okviru projekta Noev arka,njegovi su rezultati objavljeni u časopisu Extremophiles.
Stanovnici popularnog portala Pikabu uspješno su prenijeli atmosfersku perspektivu za buduće kolonističke bakterije
Prilikom simuliranja utjecaja faktora na organizme, znanstvenici su koristili originalnu klimatsku komoru koja omogućava održavanje niskog tlaka i niske temperature tijekom gama zračenja. Autori primjećuju da su prirodne mikrobne zajednice, umjesto čistih kultura mikroorganizama, korištene kao modelni objekt.
Promotivni video:
Proučene mikrobne zajednice pokazale su visoku otpornost na učinke simuliranih uvjeta marsovskog okoliša. Nakon ozračivanja, ukupan broj prokariotskih stanica i broj metabolički aktivnih bakterijskih stanica ostao je na kontrolnoj razini, broj kultiviranih bakterija (bakterija koje rastu na hranjivim medijima) desetostruko se smanjio, a broj metabolički aktivnih arheoloških stanica smanjio se trostruko. Štoviše, smanjenje broja uzgojenih stanica u pokusu uzrokovano je promjenom njihovog fiziološkog stanja, a ne smrću.
Krioprezervacija: kako sačuvati život u ledu
U ozračenom uzorku permafrosta znanstvenici su otkrili veliku raznolikost bakterija, iako se nakon ozračenja struktura mikrobne zajednice značajno promijenila. Konkretno, populacije aktinobakterija iz roda Arthrobacter, koje nisu otkrivene u kontrolnim uzorcima, počele su prevladavati u bakterijskim zajednicama nakon izloženosti modelnim uvjetima. To je vjerojatno uzrokovano neznatnim smanjenjem broja stanica dominantne populacije bakterija, što je omogućilo znanstvenicima otkrivanje aktinobakterija iz roda Arthrobacter. Autori sugeriraju da su bakterije ovog roda otpornije na učinke ispitivanih stanja. Bilo je i drugih studija, tijekom kojih su znanstvenici dokazali da te bakterije pokazuju prilično visoku otpornost na učinke ultraljubičastog zračenja i zračenja,a njihov je DNK sačuvan u drevnim smrznutim sedimentnim stijenama milijunima godina.
„Rezultati studije ukazuju na mogućnost dugotrajne kriokonzervacije održivih mikroorganizama u marsovskom regolitu. Intenzitet ionizirajućeg zračenja na površini Marsa iznosi 0,05-0,076 Gy / godišnje i opada s dubinom. Uzimajući u obzir intenzitet zračenja u Marsovom regolitu, naši podaci sugeriraju da su hipotetički ekosustavi Marsa u anabiotskom stanju sačuvani u površinskom sloju regolita (zaštićeni od UV zraka) najmanje 1,3-2 milijuna godina, na dubini od dva metra - najmanje 3,3 milijuna godina, na dubini od pet metara - najmanje 20 milijuna godina. Dobiveni podaci mogu se koristiti i za procjenu mogućnosti otkrivanja održivih mikroorganizama na drugim objektima u Sunčevom sustavu i unutar malih tijela u svemiru “, dodao je znanstvenik.
Zaključak
Autori su prvi dokazali mogućnost preživljavanja prokariota kada su izloženi ionizirajućem zračenju u dozama većim od 80 kGy. Dobiveni podaci ukazuju i na moguću podcjenjivanje otpornosti prirodnih mikrobnih zajednica i na potrebu proučavanja sinergijskog učinka kombinacije izvanzemaljskih i svemirskih čimbenika na žive organizme i biomolekule u eksperimentima astrobiološkog modela.
Rad je izveden u suradnji sa znanstvenicima Instituta za svemirska istraživanja Ruske akademije znanosti, A. F. Ioffe RAS, politehničko sveučilište Petra Velikog Sankt Peterburga, federalno sveučilište Ural i B. P. Konstantinov iz Nacionalnog istraživačkog centra "Kurchatov institut". Studija je potpomognuta stipendijom ruske Zaklade za znanost "Znanstveni temelji stvaranja Nacionalne banke depozitara živih sustava" (projekt "Noev arka").
Vasily Makarov