Personalet ved Fakultet for biologi ved Lomonosov Moskva statsuniversitet simulerte forholdene med økt strålingsbakgrunn i kombinasjon med lave temperaturer, nær de martiske, og studerte mikroorganismenes motstand mot dem. Det viste seg at noen bakterier og archaea som lever i gamle arktiske frosne bergarter kan eksistere i slike forhold i opptil 20 millioner år i en inaktiv tilstand.
Gjennomsnittstemperaturen på Mars er -63 ° C, men ved polene om natten kan den falle til -145 ° C. Til nå var det ikke kjent hva grensene for mikroorganismenes resistens mot slike ekstreme faktorer er. Ved å bruke disse grensene kan forskere vurdere potensialet for bevaring av mikroorganismer og biomarkører i sammensetningen av forskjellige objekter i solsystemet. Denne informasjonen er nødvendig for å planlegge astrobiologiske romoppdrag, som det er viktig å nøye tilnærme seg utvalget av gjenstander og områder av studien og utviklingen av metoder for å oppdage liv.
Hvordan mikrober overlever på Mars
I dette arbeidet undersøkte forfatterne strålingsresistensen av mikrobielle samfunn i permafrost sedimentære bergarter under forhold med lav temperatur og lavt trykk. Disse bergartene regnes for å være den bakkemessige analogen til regolit - gjenværende jord etter romforvitring. Forskere antyder at den potensielle biosfæren til Mars kan bevares i en kryokonservert tilstand, og den viktigste faktoren som begrenser varigheten av bevaringen er akkumulering av stråleskader fra celler. Bestemmelse av grenseverdiene for mikroorganismer vil gjøre det mulig å estimere varigheten av oppbevaring av mikroorganismer i regolitten, inkludert på forskjellige dybder.
"Vi har undersøkt den kombinerte effekten av en rekke fysiske faktorer (gammastråling, lavt trykk, lav temperatur) på mikrobielle samfunn i gamle arktiske frosne sedimentære bergarter. Et unikt naturlig objekt er undersøkt - gamle frosne bergarter som ikke har tint på omtrent to millioner år. Generelt gjennomførte vi et modelleksperiment som mer fullstendig reproduserer betingelsene for kryokonservering i Mars-regolitten. Det er også viktig at studien undersøkte effekten av høye doser gammastråling (100 kGy) på levedyktigheten til prokaryoter, mens tidligere levende prokaryoter ikke ble oppdaget når bestrålt med doser høyere enn 80 kGy, "sa en av forfatterne til artikkelen, Vladimir Cheptsov, forskarstudent ved Institutt for biologi Jordsmonnet ved det biologiske fakultet, Moskva statsuniversitet Lomonosov. Studien ble støttet av Russian Science Foundation (RSF) innenfor rammen av Noahs Ark-prosjektet,resultatene hans er publisert i tidsskriftet Extremophiles.
Innbyggere i den populære Pikabu-portalen formidlet vellykket atmosfærisk perspektiv for fremtidige kolonistbakterier
Når de simulerte virkningen av faktorer på organismer, brukte forskere et originalt klimakammer, som gjør det mulig å opprettholde lavt trykk og lav temperatur under gammastråling. Forfatterne bemerker at naturlige mikrobielle samfunn, snarere enn rene kulturer av mikroorganismer, ble brukt som et modellobjekt.
Salgsfremmende video:
De studerte mikrobielle samfunnene har vist høy motstand mot effekten av de simulerte forholdene i marsmiljøet. Etter bestråling, forble det totale antall prokaryote celler og antall metabolsk aktive bakterieceller på kontrollnivå, antall kultiverte bakterier (bakterier som vokser på næringsmedier) falt ti ganger, og antallet metabolske aktive arkaealceller minsket tredoblet. Videre var reduksjonen i antall dyrkede celler i eksperimentet forårsaket av en endring i deres fysiologiske tilstand, og ikke av død.
Kryopreservering: hvordan du kan bevare livet i isen
I en bestrålet prøve av permafrost fant forskere et stort mangfold av bakterier, selv om strukturen til det mikrobielle samfunnet etter bestråling endret seg betydelig. Spesielt populasjoner av aktinobakterier av slekten Arthrobacter, som ikke ble påvist i kontrollprøver, begynte å seire i bakteriesamfunn etter eksponering for modellforhold. Dette var sannsynligvis forårsaket av en liten nedgang i antall celler i de dominerende populasjonene av bakterier, som et resultat av at forskere var i stand til å oppdage actinobacteria av slekten Arthrobacter. Forfatterne antyder at bakterier av denne slekten er mer motstandsdyktige mot virkningene av de undersøkte forholdene. Det var også andre studier der forskere beviste at disse bakteriene utviser en ganske høy motstand mot effekten av ultrafiolett stråling og stråling,og deres DNA er godt bevart i gamle frosne sedimentære bergarter i millioner av år.
Resultatene fra studien indikerer muligheten for langvarig kryokonservering av levedyktige mikroorganismer i Martian regolit. Intensiteten av ioniserende stråling på overflaten av Mars er 0,05-0,076 Gy / år og synker med dybden. Når vi tar hensyn til intensiteten av stråling i regolitten av Mars, antyder våre data at hypotetiske økosystemer av Mars er bevart i anabiotisk tilstand i overflatelaget av regolit (beskyttet mot UV-stråler) i minst 1,3-2 millioner år, på en dybde av to meter - minst 3,3 millioner år, på fem meters dyp - minst 20 millioner år. De innhentede dataene kan også brukes til å vurdere muligheten for å oppdage levedyktige mikroorganismer på andre objekter i solsystemet og inne i små kropper i det ytre rom,”la forskeren til.
Konklusjon
Forfatterne var de første som påviste muligheten for å overleve prokaryoter når de ble utsatt for ioniserende stråling i doser over 80 kGy. De innhentede dataene indikerer både en mulig undervurdering av strålingsresistensen av naturlige mikrobielle samfunn og behovet for å studere den synergistiske effekten av en kombinasjon av fremmede og romfaktorer på levende organismer og biomolekyler i astrobiologiske modellforsøk.
Arbeidet ble utført i samarbeid med forskere fra romforskningsinstituttet ved det russiske vitenskapsakademiet, A. F. Ioffe RAS, Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, Ural Federal University og B. P. Konstantinov ved National Research Center "Kurchatov Institute". Studien ble støttet av et tilskudd fra Russian Science Foundation "Scientific Foundations of the Creation of a National Depository Bank for Living Systems" (prosjektet "Noah's Ark").
Vasily Makarov
