Некоторые бактерии древних арктических мерзлых пород способны существовать в неактивном состоянии в близких к марсианским условиях до 20 миллионов лет. К такому выводу пришли ученые МГУ в сотрудничестве с коллегами из УрФУ, ИКИ РАН и других институтов, изучая микроорганизмы в рамках проекта «Ноев ковчег».
Ученые предполагают, что потенциальная биосфера Марса может сохраняться в криоконсервированном состоянии, и главное, что ограничивает длительность ее сохранения — это накопление клетками радиационных повреждений.
Поэтому авторы работы исследовали устойчивость к радиации микробных сообществ вечномерзлых осадочных пород при низких температурах и низком давлении. Эти породы считаются земным аналогом реголита — остаточного грунта после космического выветривания.
Сотрудники биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова смоделировали условия повышенного радиационного фона в сочетании с низкими температурами, близкие 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. Для того, чтобы ее воссоздать, использовалась оригинальная климатическая камера, которая позволяет поддерживать низкое давление и низкую температуру во время гамма-облучения.
Оказалось, что некоторые бактерии и археи, которые обитают в древних арктических мерзлых породах, могут существовать в таких условиях до 20 миллионов лет в неактивном состоянии.
«Нами исследовано совокупное воздействие ряда физических факторов (гамма-излучение, низкое давление, низкая температура) на микробные сообщества древних арктических мерзлых осадочных пород. Исследован уникальный природный объект — древние мерзлые породы, не оттаивавшие около двух миллионов лет», — рассказывает Владимир Чепцов, аспирант кафедры биологии почв биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.
По его словам, эксперимент более полно воспроизвел условия криоконсервации в реголите Марса. Также важно, что в работе исследовано воздействие высоких доз гамма-излучения (100 килогрей, кГр) на жизнеспособность прокариот, в то время как ранее живые прокариоты не обнаруживались при облучении 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.
«Результаты исследования свидетельствуют о возможности длительной криоконсервации жизнеспособных микроорганизмов в марсианском реголите. Интенсивность ионизирующего излучения на поверхности Марса составляет 0,05-0,076 Гр/год и снижается с глубиной.
С учетом интенсивности излучения в реголите Марса, полученные нами данные позволяют предполагать сохранение гипотетических 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 Чепцов.
До сих пор было неизвестно, каковы пределы устойчивости микроорганизмов к воздействию таких экстремальных факторов. С помощью выясненных пределов ученые смогут оценить возможность сохранения микроорганизмов и биомаркеров в составе различных объектов Солнечной системы. Эта информация необходима, чтобы планировать астробиологические космические миссии, для которых важно внимательно подойти к выбору объектов и регионов исследования и разработке методов обнаружения жизни.