Osebje biološke fakultete Moskovske državne univerze Lomonosov je v kombinaciji z nizkimi temperaturami, podobnimi marsovskim, simuliralo pogoje povečanega sevalnega ozadja in preučevalo odpornost mikroorganizmov nanje. Izkazalo se je, da lahko nekatere bakterije in arheje, ki živijo v starodavnih arktičnih zamrznjenih kamninah, obstajajo v takšnih razmerah do 20 milijonov let v neaktivnem stanju.
Povprečna temperatura na Marsu je -63 ° C, na polih ponoči pa lahko pade na -145 ° C. Do zdaj ni bilo znano, kakšne so meje odpornosti mikroorganizmov na tako ekstremne dejavnike. S pomočjo teh omejitev lahko znanstveniki ocenijo potencial za ohranjanje mikroorganizmov in biomarkerjev v sestavi različnih predmetov v osončju. Te informacije so potrebne za načrtovanje astrobioloških vesoljskih misij, pri katerih je pomembno skrbno pristopiti k izbiri predmetov in regij preučevanja ter razvoju metod za zaznavanje življenja.
Kako mikrobi preživijo na Marsu
V tem delu so avtorji raziskovali radioresistenco mikrobnih skupnosti v sedimentnih kamninah zmrzli v pogojih nizke temperature in nizkega tlaka. Te kamnine veljajo za zemeljski analog regolita - preostala tla po vesolju. Znanstveniki predlagajo, da se potencialna biosfera Marsa lahko ohrani v krio konzerviranem stanju, glavni dejavnik, ki omejuje trajanje njegovega ohranjanja, pa je kopičenje sevalnih poškodb s celicami. Določitev meje radioodpornosti mikroorganizmov bo omogočila oceno trajanja zadrževanja mikroorganizmov v regolitu, tudi na različnih globinah.
"Raziskali smo kombiniran vpliv številnih fizikalnih dejavnikov (gama sevanje, nizek tlak, nizka temperatura) na mikrobne skupnosti starodavnih arktičnih zamrznjenih sedimentnih kamnin. Raziskali smo edinstven naravni objekt - starodavne zamrznjene kamnine, ki se niso odtajile približno dva milijona let. Na splošno smo izvedli modelni eksperiment, ki bolj popolno reproducira pogoje krio konzervacije v Marsovem regolitu. Pomembno je tudi, da je raziskava preučevala vpliv visokih odmerkov gama sevanja (100 kGy) na sposobnost preživetja prokariotov, medtem ko prej žive prokariote pri obsevanju z odmerki nad 80 kGy nismo zaznali, "je dejal eden od avtorjev članka Vladimir Cheptsov, podiplomski študent Oddelka za biologijo Tla Biološke fakultete Moskovske državne univerze po imenu M. V. Lomonosov. Študijo je podprla Ruska znanstvena fundacija (RSF) v okviru projekta Noevega arka,njegovi rezultati so objavljeni v reviji Extremophiles.
Prebivalci priljubljenega portala Pikabu so uspešno prenašali atmosfersko perspektivo za prihodnje kolonistične bakterije
Pri simulaciji vpliva dejavnikov na organizme so znanstveniki uporabili originalno klimatsko komoro, ki omogoča ohranjanje nizkega tlaka in nizke temperature med obsevanjem gama. Avtorji ugotavljajo, da so bile naravne mikrobne skupnosti, ne pa čiste kulture mikroorganizmov, uporabljene kot modelni objekt.
Promocijski video:
Preučene mikrobne skupnosti so pokazale visoko odpornost na učinke simuliranih pogojev marsovskega okolja. Po obsevanju je skupno število prokariotskih celic in število presnovno aktivnih bakterijskih celic ostalo na kontrolni ravni, število gojenih bakterij (bakterij, ki rastejo na hranilnih medijih) se je desetkrat zmanjšalo, število presnovno aktivnih arhealnih celic pa se je zmanjšalo trikrat. Poleg tega je zmanjšanje števila gojenih celic v poskusu povzročila sprememba njihovega fiziološkega stanja in ne smrt.
Krioprezervacija: kako ohraniti življenje v ledu
V obsevanem vzorcu permafrosta so znanstveniki ugotovili veliko raznolikost bakterij, čeprav se je po obsevanju struktura mikrobne skupnosti močno spremenila. Zlasti so populacije aktinobakterij iz roda Arthrobacter, ki niso bile odkrite v kontrolnih vzorcih, začele prevladovati v bakterijskih skupnostih po izpostavljenosti modelnim pogojem. Verjetno je to povzročilo rahlo zmanjšanje števila celic prevladujoče populacije bakterij, zaradi česar so znanstveniki lahko odkrili aktinobakterije iz roda Arthrobacter. Avtorji predlagajo, da so bakterije tega rodu bolj odporne na učinke preučenih stanj. Obstajale so tudi druge študije, med katerimi so znanstveniki dokazali, da te bakterije kažejo precej visoko odpornost na učinke ultravijoličnega sevanja in sevanja oz.in njihov DNK je milijone let dobro ohranjen v starodavnih zamrznjenih sedimentnih kamninah.
„Rezultati študije kažejo na možnost dolgotrajne kriokonzervacije živih mikroorganizmov v marsovskem regolitu. Intenzivnost ionizirajočega sevanja na površini Marsa znaša 0,05-0,076 Gy / leto in se zmanjšuje z globino. Ob upoštevanju intenzivnosti sevanja v Marsovem regolitu naši podatki kažejo, da se hipotetični Marsovi ekosistemi v anabiotskem stanju ohranjajo v površinskem sloju regolita (zaščiteni pred UV-žarki) vsaj 1,3-2 milijona let, na globini dveh metrov - vsaj 3,3 milijona let, na globini pet metrov - vsaj 20 milijonov let. Pridobljeni podatki se lahko uporabijo tudi za oceno možnosti odkrivanja sposobnih mikroorganizmov na drugih predmetih v osončju in znotraj majhnih teles v vesolju, «je dodal znanstvenik.
Zaključek
Avtorji so bili prvi, ki so dokazali možnost preživetja prokariotov, kadar so bili izpostavljeni ionizirajočemu sevanju v odmerkih nad 80 kGy. Pridobljeni podatki kažejo na možno podcenjevanje radioodpornosti naravnih mikrobnih skupnosti in potrebo po preučevanju sinergističnega učinka kombinacije tujih in vesoljskih dejavnikov na žive organizme in biomolekule v poskusih astrobioloških modelov.
Delo je potekalo v sodelovanju z znanstveniki Inštituta za vesoljske raziskave Ruske akademije znanosti, A. F. Ioffe RAS, politehnična univerza Petra Velikega Peterburga, Uralna zvezna univerza in B. P. Konstantinov iz Nacionalnega raziskovalnega središča "Kurchatov inštitut". Študijo je podprla štipendija ruske znanstvene fundacije "Znanstvene podlage za ustanovitev nacionalne depozitarne banke za žive sisteme" (projekt "Noev ark").
Vasilij Makarov