A Lomonoszov Moszkvai Állami Egyetem Biológiai Karának munkatársai szimulálták a megnövekedett sugárzási háttér körülményeit, alacsony hőmérsékletekkel kombinálva, közel a marslakókhoz, és megvizsgálták a mikroorganizmusok ezekkel szembeni ellenálló képességét. Kiderült, hogy néhány ősi sarkvidéki fagyasztott sziklákban élő baktérium és archaea ilyen körülmények között 20 millió évig inaktív állapotban létezhet.
Az átlagos hőmérséklet Marson -63 ° C, de a pólusoknál éjszaka -145 ° C-ra csökkenthet. Mindeddig nem volt ismert, hogy a mikroorganizmusok mennyire korlátozzák az ilyen szélsőséges tényezőket. E korlátok felhasználásával a tudósok felbecsülhetik a mikroorganizmusok és biomarkerek megőrzési potenciálját a Naprendszer különféle tárgyainak összetételében. Ezekre az információkra van szükség az asztrobiológiai űrjárások megtervezéséhez, amelyekhez fontos alaposan megközelíteni a tárgyak és a vizsgált területek kiválasztását, valamint az élet kimutatására szolgáló módszerek kidolgozását.
Hogyan élnek a mikrobák a Marson?
Ebben a munkában a szerzők az örökké fagyos üledékes kőzetek mikrobiális közösségeinek radiorezisztenciáját vizsgálták alacsony hőmérsékleten és alacsony nyomáson. Ezeket a kőzeteket a regolit maradványtalaj földi analógjának tekintik az űrhajózás után. A tudósok azt sugallják, hogy a Mars potenciális bioszféra meg lehet őrizni hidegenkonzervált állapotban, és a megőrzés időtartamát korlátozó fő tényező a sugárzás károsodásának a sejtekben történő felhalmozódása. A mikroorganizmusok radiorezisztencia-határának meghatározása lehetővé teszi a mikroorganizmusok visszatartásának időtartamának becslését a regolitban, különféle mélységeken is.
„Megvizsgáltuk számos fizikai tényező (gamma-sugárzás, alacsony nyomás, alacsony hőmérséklet) együttes hatását az ősi sarkvidéki fagyasztott üledékes kőzetek mikrobiális közösségeire. Kutattak egy egyedi természeti tárgyat - ősi fagyos sziklákat, amelyek körülbelül kétmillió éve nem olvadtak fel. Általában olyan modellkísérletet hajtottunk végre, amely teljesebben reprodukálja a Mars megőrzésének körülményeit a Mars regolith-ban. Fontos az is, hogy a tanulmány megvizsgálta a nagy dózisú gamma-sugárzás (100 kGy) hatását a prokarióták életképességére, miközben a korábban élő prokariótokat nem detektálták 80 kGy-nál nagyobb dózisokkal besugárzva. A Moszkvai Állami Egyetem Biológiai Karának talajai az M. V. Lomonoszov. A tanulmányt az Orosz Tudományos Alapítvány (RSF) támogatta a Noé bárkája projekt keretében,eredményeit az Extremophiles folyóiratban teszik közzé.
A népszerű Pikabu portál lakói sikeresen közvetítették a légköri perspektívát a jövőbeli gyarmatosító baktériumok számára
A tényezőknek az organizmusokra gyakorolt hatásainak szimulálásakor a tudósok eredeti éghajlati kamrát használtak, amely lehetővé teszi az alacsony nyomás és az alacsony hőmérséklet fenntartását a gamma-besugárzás során. A szerzők megjegyzik, hogy a természetes mikrobiális közösségeket ahelyett, hogy a mikroorganizmusok tiszta kultúráit használnák, mint modellek.
Promóciós videó:
A vizsgált mikrobiális közösségek nagy ellenállást mutattak a marsi környezet szimulált körülményeinek hatásaival szemben. A besugárzást követően a prokarióta sejtek száma és az anyagcserében aktív baktériumsejtek száma a kontroll szinten maradt, a tenyésztett baktériumok (tápanyagokban növekvő baktériumok) száma tízszeresre csökkent, és a metabolikusan aktív régészeti sejtek száma háromszorosára csökkent. Ezenkívül a tenyésztett sejtek számának csökkenését a kísérletben fiziológiai állapotuk megváltozása, nem pedig a halál okozta.
Hűtőmegőrzés: hogyan lehet megőrizni az életet a jégen
Az örökké fagyos besugárzott mintában a tudósok a baktériumok sokféleségét találták, bár a besugárzás után a mikrobiális közösség szerkezete jelentősen megváltozott. Különösen az Arthrobacter nemzetség aktinobaktérium-populációi, amelyeket a kontroll mintákban nem fedeztek fel, a modell körülményeknek való kitettség után a baktériumközösségekben domináltak. Ezt valószínűleg a domináns baktériumpopulációk sejtjeinek enyhe csökkenése okozta, amelynek eredményeként a tudósok képesek voltak kimutatni az Arthrobacter nemzetség aktinobacteriumjait. A szerzők azt sugallják, hogy ennek a nemzetségnek a baktériumai jobban ellenállnak a vizsgált körülmények hatásainak. Voltak más tanulmányok is, amelyek során a tudósok bebizonyították, hogy ezek a baktériumok meglehetősen magas ellenálló képességgel bírnak az ultraibolya sugárzás és a sugárzás hatásaival szemben,és a DNS-ek millió évig jól megőrződnek az ősi fagyasztott üledékes kőzetekben.
„A tanulmány eredményei megmutatják az életképes mikroorganizmusok hosszú távú hidegkonzerválásának lehetőségét a marsi regolitban. Az ionizáló sugárzás intenzitása a Mars felszínén 0,05-0,076 Gy / év, és mélységgel csökken. Figyelembe véve a sugárzás intenzitását a Mars regolitjában, adataink arra utalnak, hogy a Mars hipotetikus ökoszisztémái legalább 1,3–2 millió évig anabotikus állapotban vannak megőrizve a regolith (UV sugarak ellen védett) felületén, legalább két méter mélyen - legalább 3,3 millió év, öt méter mélységben - legalább 20 millió év. A kapott adatok felhasználhatók az életképes mikroorganizmusok felderítésének lehetőségére a Naprendszer más tárgyain és a világűrben lévő kisméretű testekben is”- tette hozzá a tudós.
Következtetés
A szerzők voltak az elsők, akik bizonyították a prokarióták túlélésének lehetőségét, ha ionizáló sugárzásnak vannak kitéve 80 kGy feletti dózisokon. A kapott adatok egyaránt jelzik a természetes mikrobiális közösségek radiorezisztenciájának lehetséges alábecsülését, valamint az idegen és a térbeli tényezők kombinációjának szinergetikus hatásainak tanulmányozásának szükségességét az élő szervezetekre és a biomolekulákra az asztrobiológiai modellkísérletek során.
A munkát az Orosz Tudományos Akadémia Űrkutató Intézetének, az A. F. Ioffe RAS, Nagy Péter Szentpétervári Műszaki Egyetem, Urál Szövetségi Egyetem és a B. P. Konstantinov, a "Kurchatov Intézet" Nemzeti Kutatóközpont. A tanulmányt az Orosz Tudományos Alapítvány „Az élő rendszerek nemzeti letétkezelő bankjának létrehozásának tudományos alapjai” („Noé bárkája” projekt) támogatásával támogatta.
Vaszilij Makarov