Ученые изучили способность земных микроорганизмов жить на Марсе

11:13, 16 ноября 2017

Научный потенциал университета используется в актуальнейшем исследовании мирового уровня

В ходе исследования были изучены древние мерзлые породы, не оттаивавшие около двух миллионов лет. Фото: Сергей Булат

Некоторые бактерии и археи, обитающие в древних арктических мерзлых породах, могут существовать в близких к марсианским условиях до 20 млн лет в неактивном состоянии, выяснили российские биологи. Изучение микроорганизмов проходило в рамках проекта «Ноев Ковчег», а его результаты опубликованы в журнале Extremophiles.

«Исследование имеет очень большую ценность, поскольку позволяет приблизиться к пониманию пределов выживаемости микроорганизмов, заключенных в природные субстраты, в экстремальных условиях. При участии УрФУ проводились молекулярно-биологические анализы образцов для исследования таксономической (видовой) структуры микробных сообществ», — заявил старший научный сотрудник лаборатории Extra Terra Consortium физико-технологического института УрФУ Сергей Булат, под руководством и при непосредственном участии которого проводились данные исследования.

Ученые смоделировали условия повышенного радиационного фона в сочетании с низкими температурами, близкими к марсианским, и изучили устойчивость микроорганизмов к ним. Средняя температура на Марсе — −63°С, однако на полюсах в ночное время она может падать до −145°С. Атмосферное давление на Марсе в 100-1000 раз ниже земного, присутствует интенсивное ультрафиолетовове и ионизирующее излучение. До сих пор было неизвестно, каковы пределы устойчивости микроорганизмов к воздействию таких экстремальных факторов.

По заявлению ученых, эта информация необходима, чтобы планировать астробиологические космические миссии, для которых важно внимательно подойти к выбору объектов и регионов исследования и разработке методов обнаружения жизни.

В ходе исследований было изучено совокупное воздействие ряда физических факторов (гамма-излучение, низкое давление, низкая температура) на микробные сообщества древних арктических мерзлых осадочных пород. К примеру, был исследован уникальный природный объект — древние мерзлые породы, не оттаивавшие около двух миллионов лет.

В результате был проведен модельный эксперимент, более полно воспроизводящий условия криоконсервации в реголите Марса. Также было исследовано воздействие высоких доз гамма-излучения (100 кГр) на жизнеспособность прокариот, так как ранее живые прокариоты не выдерживали облучение дозами выше 80 кГр.

Изученные микробные сообщества показали высокую устойчивость к воздействию моделируемых условий марсианской среды. После облучения общая численность клеток прокариот и число метаболически активных бактериальных клеток сохранилась на контрольном уровне, численность культивируемых бактерий (бактерии, которые растут 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 изменением их физиологического состояния, а не гибелью. Авторы впервые показали возможность выживания прокариот при облучении ионизирующей радиацией в дозах свыше 80 кГр.

Полученные данные в целом расширяют существующие представления об устойчивости земных форм жизни и указывают как на возможную недооценку радиорезистентности природных микробных сообществ, так и на необходимость исследования синергетического воздействия совокупности инопланетных и космических факторов на живые организмы и биомолекулы в астробиологических модельных экспериментах.

На данный момент исследование развивается в нескольких направлениях: изучение воздействия более высоких доз гамма-излучения в модельных условиях Марса с целью выяснения стерилизующей дозы излучения, воздействия других видов излучения (ускоренных электронов и протонов), а также исследование физиологических свойств наиболее устойчивых штаммов микроорганизмов, выделенных в ходе экспериментов.

Исследование было проведено учеными МГУ в сотрудничестве с коллегами из Уральского федерального университета, Института космических исследований РАН, Физико-технического института имени А. Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, Петербургского института ядерной физики имени Б. П. Константинова, Национального исследовательского центра «Курчатовский институт».