Сибирь вместо Марса
Сибирь вместо Марса

Микроорганизмы могут жить миллионы лет

Учёных спросили: «Есть ли жизнь на Марсе?» - учёные ответили: «Тоже нет». Это шутка. А на самом деле продолжают экспериментировать на Земле. На Биологическом факультете МГУ имени М.В. Ломоносова смоделировали близкие к марсианским повышенный радиационный фон с низкой температурой и давлением, и изучили устойчивость к ним земных микроорганизмов. Оказалось, некоторые бактерии и археи, обитающие в древних арктических мёрзлых породах, могут существовать в таких условиях в неактивном состоянии до 20 миллионов лет!

Осадочные породы вечной мерзлоты Сибири считаются аналогом реголита — остаточного грунта космического выветривания на Марсе. Ученые предполагают, что биосфера Марса в принципе может сохраняться в законсервированном морозом состоянии. Средняя температура на марсианской поверхности -63 оС, а ночью на полюсах она падает до -145 оС. Единственно, что может ограничивать существование марсианской биосферы - накопление клетками радиационных повреждений.

«Нами исследован уникальный природный объект — древние мёрзлые осадочные породы Сибири, не оттаивавшие около двух миллионов лет. Мы подвергли их микробные сообщества  одновременному воздействию крайне неблагоприятных для жизни физических факторов - гамма-излучению, низким температуре и давлению. Наш модельный эксперимент наиболее полно воспроизвёл условия криоконсервации в реголите Марса. Также важно, что мы исследовали воздействие высоких доз гамма-излучения (100 кГр) на жизнеспособность прокариот», — рассказал один из авторов статьи Владимир Чепцов, аспирант кафедры Биологии почв Биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

Прокариоты (Procaryota, от древнегреческого πρό «перед» и κάρυον «ядро») – значит «доядерные» одноклеточные организмы, в отличие от эукариот не имеющие ядра и внутренних мембранных органоидов (за исключением плоских цистерн у фотосинтезирующих видов).  Учёные разделяют прокариоты на два таксона: бактерии (Bacteria), в том числе древнейшие фотосинтезирующие цианобактерии или сине-зелёные водоросли, и археи (Archaea). Потомками прокариот считаются органеллы эукариотических клеток – митохондрии и пластиды. 

Для моделирования учёные использовали оригинальную климатическую камеру, позволяющую поддерживать низкие температуру и давление во время жёсткого гамма-облучения. А в качестве «испытателей» использовались природные микробные сообщества, а не чистые лабораторные  культуры микроорганизмов.

И что же? Изученные микробные сообщества проявили высокую устойчивость. После облучения общая численность клеток прокариот и количество метаболически активных бактериальных клеток сохранились на контрольном уровне. Численность культивируемых бактерий, растущих на питательных средах,  сократилась в десять раз, а количество метаболически активных клеток архей уменьшилось в три раза. При этом снижение численности культивируемых клеток в эксперименте было вызвано отнюдь не гибелью, а изменением их физиологического состояния.

В облучённом образце вечной мерзлоты было обнаружено высокое разнообразие бактерий, хотя структура микробного сообщества значительно изменилась. В частности, популяции актинобактерий рода Arthrobacter, которые ранее не были выявлены в контрольных образцах, стали преобладать в бактериальных сообществах. Вероятно, это было вызвано некоторым снижением численности клеток доминирующих популяций, вследствие чего учёные и смогли обнаружить  представителей рода Arthrobacter. Учёные предполагают, что бактерии этого рода более устойчивы. Параллельно проходили другие исследования, в ходе которых выяснилось, что эти бактерии проявляют довольно высокую устойчивость и к воздействию ультрафиолетового излучения, а также радиации, а их ДНК хорошо сохраняется в древних мёрзлых осадочных породах в течение миллионов лет. 

«Наши результаты свидетельствуют о возможности длительной криоконсервации микроорганизмов в марсианском реголите. Интенсивность ионизирующего излучения на поверхности Марса составляет 0,05-0,076 Гр/год и снижается с глубиной. С учётом интенсивности излучения в реголите Марса мы можем сделать следующие выводы. Полученные нами данные позволяют предполагать сохранение экосистем Марса в анабиотическом состоянии в поверхностном слое реголита (защищенном от УФ-лучей) в течение не менее 1,3 - 2 млн. лет, на глубине два метра — не менее 3,3 млн. лет, на глубине пять метров — не менее 20 млн. лет», — добавил Владимир Чепцов.

Учёные впервые доказали возможность выживания прокариот при облучении ионизирующей радиацией в дозах свыше 80 кГр, в то время как ранее живых прокариот после такого облучения найти не удавалось. Полученные данные указывают на недооценку радиорезистентности природных микробных сообществ и необходимость исследования синергетического воздействия инопланетных и космических факторов на живые организмы и биомолекулы.

С помощью выявленных пределов учёные теперь смогут оценить возможности сохранения микроорганизмов и биомаркеров на других объектах Солнечной системы. А также более эффективно планировать астробиологические миссии, для которых важно будет правильно подойти к выбору методов поиска жизни, объектов и районов исследования.

Работа проходила в сотрудничестве с Институтом космических исследований РАН, Физико-техническим институтом имени А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербургским политехническим университетом Петра Великого, Уральским федеральным университетом и Петербургским институтом ядерной физики имени Б.П. Константинова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт». Исследование поддержано грантом Российского научного фонда «Научные основы создания национального банка-депозитария живых систем» (проект «Ноев Ковчег»). Его результаты опубликованы в журнале Extremophiles. 

Растёт взаимопонимание Далее в рубрике Растёт взаимопониманиеКомпьютер научили распознавать эмоции в речи Читайте в рубрике «Инновации» Станислав Протасов: «Технологии Acronis спасают миллионы»Сооснователь IT-гиганта представил в Технопарке МФТИ настоящий гоночный болид «Формулы-1» Станислав Протасов: «Технологии Acronis спасают миллионы»

Комментарии

Авторизуйтесь чтобы оставлять комментарии.
Интересное в интернете
Не пропустите лучшие материалы!
Подпишитесь на «Русскую планету» в социальных сетях
Каждую пятницу мы будем присылать вам сборник самых важных
и интересных материалов за неделю. Это того стоит.
Закрыть окно Вы успешно подписались на еженедельную рассылку лучших статей. Спасибо!
Станьте нашим читателем,
сделайте жизнь интереснее!
Помимо актуальной повестки дня, мы также публикуем:
аналитику, обзоры, интервью, исторические исследования.
личный кабинет
Спасибо, я уже читаю «Русскую Планету»