Personalet ved Det biologiske fakultet ved Lomonosov Moskva statsuniversitet simulerede forholdene med en øget strålingsbaggrund i kombination med lave temperaturer, tæt på de martiske, og studerede mikroorganismernes modstand mod dem. Det viste sig, at nogle bakterier og archaea, der lever i gamle arktiske frosne klipper, kan eksistere under sådanne forhold i op til 20 millioner år i en inaktiv tilstand.
Den gennemsnitlige temperatur på Mars er -63 ° C, men ved polerne om natten kan den falde til -145 ° C. Indtil nu var det ikke kendt, hvad grænserne for mikroorganismernes resistens over for sådanne ekstreme faktorer er. Ved hjælp af disse grænser kan forskere vurdere potentialet for konservering af mikroorganismer og biomarkører i sammensætningen af forskellige genstande i solsystemet. Denne information er nødvendig for at planlægge astrobiologiske rummissioner, som det er vigtigt at omhyggeligt nærme sig udvælgelsen af objekter og områder af studiet og udviklingen af metoder til påvisning af liv.
Hvordan mikrober overlever på Mars
I dette arbejde undersøgte forfatterne strålingsresistensen af mikrobielle samfund i permafrost sedimentære klipper under forhold ved lav temperatur og lavt tryk. Disse klipper betragtes som den jordbaserede analog til regolit - restjord efter rumforvitring. Forskere antyder, at den potentielle biosfære af Mars kan bevares i en kryokonserveret tilstand, og den vigtigste faktor, der begrænser varigheden af dens bevaring, er ophobningen af stråleskader fra celler. Bestemmelse af mikroorganismernes strålingsresistensgrænse vil gøre det muligt at estimere varigheden af tilbageholdelsen af mikroorganismer i regolitten, herunder på forskellige dybder.
”Vi har undersøgt den kombinerede virkning af en række fysiske faktorer (gammastråling, lavt tryk, lav temperatur) på mikrobielle samfund i gamle arktiske frosne sedimentære klipper. Et unikt naturobjekt er undersøgt - gamle frosne klipper, der ikke er optøet i cirka to millioner år. Generelt udførte vi et modeleksperiment, der mere fuldstændigt gengiver betingelserne for kryopbevaring i Mars-regolitten. Det er også vigtigt, at undersøgelsen undersøgte virkningen af høje doser af gammastråling (100 kGy) på levedygtigheden af prokaryoter, mens tidligere levende prokaryoter ikke blev påvist, når de bestråles med doser højere end 80 kGy,”sagde en af forfatterne til artiklen, Vladimir Cheptsov, ph.d.-studerende ved Institut for Biologi Jord fra Fakultet for biologi, Moskva statsuniversitet opkaldt efter M. V. Lomonosov. Undersøgelsen blev støttet af Russian Science Foundation (RSF) inden for rammerne af Noahs Ark-projekt,hans resultater offentliggøres i tidsskriftet Extremophiles.
Indbyggere i den populære Pikabu-portal formidlede med succes atmosfærisk perspektiv for fremtidige kolonistbakterier
Ved simulering af påvirkningen af faktorer på organismer brugte forskere et originalt klimakammer, som tillader opretholdelse af lavt tryk og lav temperatur under gammastråling. Forfatterne bemærker, at naturlige mikrobielle samfund, snarere end rene kulturer af mikroorganismer, blev brugt som et modelobjekt.
Salgsfremmende video:
De studerede mikrobielle samfund har vist stor modstand mod virkningerne af de simulerede forhold i Marsmiljøet. Efter bestråling forblev det samlede antal prokaryotiske celler og antallet af metabolisk aktive bakterieceller på kontrolniveauet, antallet af dyrkede bakterier (bakterier, der vokser på næringsmedier) faldt tredoblet, og antallet af metabolisk aktive archaealceller faldt tredobbelt. Desuden var faldet i antallet af dyrkede celler i eksperimentet forårsaget af en ændring i deres fysiologiske tilstand og ikke af død.
Cryopreservation: hvordan man kan bevare livet i is
I en bestrålet prøve af permafrost fandt forskere en stor mangfoldighed af bakterier, skønt strukturen af det mikrobielle samfund efter bestråling ændrede sig markant. Specielt begyndte populationer af aktinobakterier af slægten Arthrobacter, som ikke blev påvist i kontrolprøver, først og fremmest i bakteriesamfund efter udsættelse for modelbetingelser. Dette var sandsynligvis forårsaget af et lille fald i antallet af celler i de dominerende bakteriepopulationer, som et resultat af, at forskere var i stand til at opdage actinobacteria af slægten Arthrobacter. Forfatterne antyder, at bakterier af denne slægt er mere resistente over for virkningerne af de undersøgte tilstande. Der var også andre undersøgelser, hvor videnskabsmænd beviste, at disse bakterier udviser en ret høj modstand mod virkningerne af ultraviolet stråling og stråling,og deres DNA er godt bevaret i gamle frosne sedimentære klipper i millioner af år.
”Resultaterne af undersøgelsen indikerer muligheden for langvarig kryokonservering af levedygtige mikroorganismer i den Martiske regolit. Intensiteten af ioniserende stråling på Mars's overflade er 0,05-0,076 Gy / år og falder med dybden. Under hensyntagen til intensiteten af stråling i regolitten af Mars antyder vores data, at hypotetiske økosystemer af Mars bevares i anabiotisk tilstand i overfladen af regolit (beskyttet mod UV-stråler) i mindst 1,3-2 millioner år, på en dybde af to meter - mindst 3,3 millioner år, på en dybde af fem meter - mindst 20 millioner år. De opnåede data kan også bruges til at vurdere muligheden for at påvise levedygtige mikroorganismer på andre objekter i solsystemet og inden i små kroppe i det ydre rum,”tilføjede videnskabsmanden.
Konklusion
Forfatterne var de første til at bevise muligheden for overlevelse af prokaryoter, når de blev udsat for ioniserende stråling i doser over 80 kGy. De opnåede data indikerer både en mulig undervurdering af stråleresistensen af naturlige mikrobielle samfund og behovet for at undersøge den synergistiske virkning af en kombination af fremmede og rumfaktorer på levende organismer og biomolekyler i astrobiologiske modeleksperimenter.
Arbejdet blev udført i samarbejde med forskere fra Rumforskningsinstituttet for det russiske videnskabsakademi, A. F. Ioffe RAS, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, Ural Federal University og B. P. Konstantinov fra National Research Center "Kurchatov Institute". Undersøgelsen blev støttet af et tilskud fra det russiske videnskabsstiftelse "Scientific Fundations of the Creation of a National Depository Bank for Living Systems" (projektet "Noah's Ark").
Vasily Makarov