Moskva Riikliku Ülikooli Lomonosovi bioloogiateaduskonna töötajad simuleerisid kõrgendatud radiatsioonitausta tingimusi koos madala temperatuuriga, lähedased Marsi temperatuuridele, ja uurisid mikroorganismide vastupidavust nende suhtes. Selgus, et mõned bakterid ja arhaea, mis elavad iidsetes Arktika külmutatud kivimites, võivad sellistes tingimustes inaktiivses olekus eksisteerida kuni 20 miljonit aastat.
Keskmine temperatuur on Marsil -63 ° C, öösel võib poolustel aga langeda kuni -145 ° C. Siiani polnud teada, millised on mikroorganismide resistentsuse piirid sellistele äärmuslikele teguritele. Neid piire kasutades saavad teadlased hinnata mikroorganismide ja biomarkerite säilimise potentsiaali Päikesesüsteemi erinevate objektide koostises. See teave on vajalik astrobioloogiliste kosmosemissioonide kavandamiseks, mille jaoks on oluline hoolikalt läheneda uuritavate objektide ja piirkondade valimisele ning elu tuvastamise meetodite väljatöötamisele.
Kuidas mikroobid Marsil ellu jäävad
Selles töös uurisid autorid igikeltsa settekivimite mikroobikoosluste kiirguskindlust madala temperatuuri ja madalrõhkkonna tingimustes. Neid kivimeid peetakse regoliidi - jääpinnase maapealseks analoogiks pärast kosmose ilmastikku. Teadlased viitavad sellele, et Marsi potentsiaalset biosfääri saab säilitada külmsäilitatud olekus ning selle säilimise kestust piirav peamine tegur on kiirguskahjustuste kuhjumine rakkudesse. Mikroorganismide kiirgusresistentsuse piiri määramine võimaldab hinnata mikroorganismide peetumisaega regulis, sealhulgas erinevatel sügavustel.
„Oleme uurinud mitmete füüsikaliste tegurite (gammakiirgus, madalrõhkkond, madal temperatuur) kumulatiivset mõju iidse Arktika külmutatud settekivimite mikroobikooslustele. Uuritud on ainulaadset loodusobjekti - iidseid külmunud kaljusid, mis pole umbes kaks miljonit aastat sulanud. Üldiselt viisime läbi mudeli eksperimendi, mis reprodutseerib Marsi regoliidi külmsäilitamise tingimusi paremini. Samuti on oluline, et uuringus uuriti gammakiirguse suurte annuste (100 kGy) mõju prokarüootide elujõulisusele, samas kui varem elavaid prokarüoote ei tuvastatud, kui neid kiiritati annustega üle 80 kGy, ütles artikli üks autoritest, bioloogiaosakonna kraadiõppe üliõpilane Vladimir Tšeptsov. Moskva Riikliku Ülikooli bioloogiateaduskonna mullad, mis on nimetatud M. V. Lomonosov. Uuringut toetas Noa arki projekti raames Vene Teadusfond (RSF),tema tulemused avaldatakse ajakirjas Extremophiles.
Populaarse portaali Pikabu elanikud edastasid tuleviku kolonistibakterite jaoks atmosfääriperspektiivi
Tegurite mõju organismidele simuleerimisel kasutasid teadlased originaalset kliimakambrit, mis võimaldab gammakiirguse ajal hoida madalat rõhku ja madalat temperatuuri. Autorid märgivad, et näidisobjektina kasutati looduslike mikroobide kooslusi, mitte mikroorganismide puhtkultuure.
Reklaamvideo:
Uuritud mikroobikooslused on näidanud suurt vastupidavust Marsi keskkonna simuleeritud tingimuste mõjudele. Pärast kiiritamist püsis prokarüootsete rakkude koguarv ja metaboolselt aktiivsete bakterirakkude arv kontrolltasemel, kultiveeritud bakterite arv (toitainekeskkonnal kasvavad bakterid) vähenes kümnekordselt ja metaboolselt aktiivsete arheoloogiliste rakkude arv vähenes kolm korda. Lisaks põhjustas kultiveeritud rakkude arvu vähenemine katses nende füsioloogilise seisundi muutuse, mitte surma.
Külmsäilitamine: kuidas säilitada elu jääs
Igihalja kiiritatud proovis leidsid teadlased bakterite suurt mitmekesisust, kuigi pärast kiiritamist muutus mikroobikoosluse struktuur märkimisväärselt. Eelkõige hakkasid Arthrobacteri perekonna aktinobakterite populatsioonid, mida kontrollproovides ei tuvastatud, pärast mudeltingimustega kokkupuudet domineerima bakterikommuunides. Selle põhjuseks oli tõenäoliselt domineerivate bakteripopulatsioonide rakkude vähene vähenemine, mille tulemusel suutsid teadlased tuvastada perekonna Arthrobacter aktinobakterid. Autorid väidavad, et selle perekonna bakterid on uuritud tingimuste mõju suhtes vastupidavamad. Oli ka teisi uuringuid, mille käigus teadlased tõestasid, et neil bakteritel on ultraviolettkiirguse ja kiirguse mõju suhtes üsna kõrge vastupidavus,ja nende DNA on miljonites aastates iidsetes külmunud settekivimites hästi säilinud.
„Uuringu tulemused näitavad elujõuliste mikroorganismide pikaajalist külmsäilitamise võimalust Marsi regoliitis. Ioniseeriva kiirguse intensiivsus Marsi pinnal on 0,05–0,076 Gy / aasta ja väheneb sügavusega. Võttes arvesse kiirguse intensiivsust Marsi regoliidis, viitavad meie andmed sellele, et Marsi hüpoteetilised ökosüsteemid on regoliidi pinnakihis (UV-kiirguse eest kaitstud) anabootilises olekus vähemalt 1,3–2 miljonit aastat, kahe meetri sügavusel - vähemalt 3,3 miljonit aastat, viie meetri sügavusel - vähemalt 20 miljonit aastat. Saadud andmeid saab kasutada ka elujõuliste mikroorganismide tuvastamise võimaluse hindamiseks Päikesesüsteemi teistel objektidel ja kosmoses asuvate väikeste kehade sees, “lisas teadlane.
Järeldus
Autorid tõestasid esimestena prokarüootide ellujäämise võimaluse kokkupuutel ioniseeriva kiirgusega annustes üle 80 kGy. Saadud andmed näitavad nii looduslike mikroobikoosluste radioaktiivsuse võimalikku alahindamist kui ka vajadust uurida võõr- ja kosmosefaktorite kombinatsiooni sünergistlikku mõju elusorganismidele ja biomolekulidele astrobioloogiliste mudelkatsete käigus.
Töö viidi läbi koostöös Venemaa Teaduste Akadeemia kosmoseuuringute instituudi teadlastega A. F. Ioffe RAS, Peterburi Suure Peterburi Polütehniline Ülikool, Uurali föderaalülikool ja B. P. Konstantinov Riiklikust Uurimiskeskusest "Kurchatovi Instituut". Uuringut toetas Vene Teadusfondi toetus "Elussüsteemide riikliku depoopanga loomise teaduslikud alused" (projekt "Noa ark").
Vassili Makarov
