Moskovan valtionyliopiston Lomonosovin biologian tiedekunnan henkilökunta simuloi kohonneen säteilytaustan olosuhteita yhdessä matalien lämpötilojen kanssa, lähellä Marsin lämpötiloja, ja tutki mikro-organismien vastustuskykyä heille. Kävi ilmi, että jotkut antiikin arktisella jäädytetyssä kivessä elävät bakteerit ja arhaea voivat esiintyä sellaisissa olosuhteissa jopa 20 miljoonan vuoden ajan inaktiivisessa tilassa.
Keskimääräinen lämpötila Marsissa on -63 ° C, mutta pylväissä yöllä se voi laskea -145 ° C: seen. Toistaiseksi ei ollut tiedossa, mitkä ovat mikro-organismien kestävyyden rajoitukset sellaisille äärimmäisille tekijöille. Näitä rajoja käyttämällä tutkijat voivat arvioida mikro-organismien ja biomarkkereiden säilymismahdollisuuksia aurinkojärjestelmän eri esineiden koostumuksissa. Nämä tiedot ovat välttämättömiä astrobiologisten avaruusmatkailijoiden suunnittelulle, joiden kannalta on tärkeää lähestyä huolellisesti tutkittavien kohteiden ja alueiden valintaa sekä kehittää menetelmiä elämän havaitsemiseksi.
Kuinka mikrobit selviävät Marsilla
Tässä työssä kirjoittajat tutkivat mikrobien yhteisöjen radioresistenssiä ikimuistoisissa sedimenttikiveissä alhaisen lämpötilan ja matalan paineen olosuhteissa. Näitä kiviä pidetään regolith - jäännösmallin maanpäällisenä analogina avaruussäästämisen jälkeen. Tutkijat ehdottavat, että Marsin mahdollinen biosfääri voidaan säilyttää kylmäsäilytyksessä ja tärkein tekijä, joka rajoittaa sen säilymisen kestoa, on solujen kertymä säteilyvahinkoille. Mikro-organismien radioresistenssirajan määrittäminen tekee mahdolliseksi arvioida mikro-organismien pidätyksen kesto regolitissa, mukaan lukien eri syvyyksillä.
”Olemme tutkineet useiden fysikaalisten tekijöiden (gammasäteily, matala paine, matala lämpötila) kumulatiivisia vaikutuksia muinaisten arktisten jäädytettyjen sedimenttikivien mikrobiyhteisöihin. Ainutlaatuinen luonnonvara on tutkittu - muinaiset jäädytetyt kivet, joita ei ole sulatettu noin kahden miljoonan vuoden ajan. Yleensä suoritimme mallikokeen, joka toistaa täydellisemmin kylmäsäilytyksen olosuhteet Marsin regolitissa. On myös tärkeää, että tutkimuksessa tutkittiin suurten gammasäteilyannoksien (100 kGy) vaikutusta prokaryoottien elinkykyyn, kun taas aikaisemmin eläviä prokaryootteja ei havaittu säteilytettäessä yli 80 kGy: n annoksilla , kertoi artikkelin yksi kirjoittaja, biologian laitoksen jatko-opiskelija Vladimir Cheptsov. Moskovan valtionyliopiston biologisen tiedekunnan maaperä on nimetty M. V. Lomonosov. Venäjän tiedesäätiö (RSF) tuki tutkimusta Noah's Ark -hankkeen puitteissa,hänen tulokset julkaistaan lehdessä Extremophiles.
Suositun Pikabu-portaalin asukkaat välittivät tulevaisuuden kolonistibakteerien ilmakehänäkökulman onnistuneesti
Simuloidessaan tekijöiden vaikutusta organismeihin, tutkijat käyttivät alkuperäistä ilmastokammiaa, joka mahdollistaa alhaisen paineen ja alhaisen lämpötilan ylläpitämisen gammasäteilytyksen aikana. Kirjoittajat huomauttavat, että luonnonmukaisia mikrobiyhteisöjä kuin puhtaita mikro-organismiviljelmiä käytettiin malliobjektina.
Mainosvideo:
Tutkitut mikrobiyhteisöt ovat osoittaneet suurta vastustuskykyä Marsin ympäristön simuloitujen olosuhteiden vaikutuksille. Säteilytyksen jälkeen prokaryoottisten solujen kokonaismäärä ja metabolisesti aktiivisten bakteerisolujen lukumäärä pysyi vertailutasolla, viljeltyjen bakteerien (ravintoaineissa kasvavat bakteerit) määrä väheni kymmenkertaiseksi ja metabolisesti aktiivisten arkealisolujen lukumäärä laski kolme kertaa. Lisäksi viljeltyjen solujen määrän lasku kokeessa johtui niiden fysiologisen tilan muutoksesta, ei kuolemasta.
Kylmäsäilytys: kuinka säilyttää elämä jäällä
Ihmiskeskuksen säteilytetystä näytteestä tutkijat havaitsivat suuren bakteerierottelun, vaikka säteilytyksen jälkeen mikrobiyhteisön rakenne muuttui merkittävästi. Erityisesti Arthrobacter-suvun aktinobakteeripopulaatiot, joita ei havaittu kontrollinäytteissä, alkoivat vallita bakteeriyhteisöissä altistumisen jälkeen malliolosuhteille. Tämä johtui todennäköisesti dominoivien bakteeripopulaatioiden pienestä laskusta, minkä seurauksena tutkijat pystyivät havaitsemaan Arthrobacter-suvun aktinobakteerit. Kirjoittajat ehdottavat, että tämän suvun bakteerit ovat kestävämpiä tutkittujen olosuhteiden vaikutuksille. Oli myös muita tutkimuksia, joiden aikana tutkijat osoittivat, että nämä bakteerit kestävät melko suurta ultraviolettisäteilyn ja säteilyn vaikutuksia,ja niiden DNA on säilynyt hyvin muinaisissa jäädytetyissä sedimenttikiveissä miljoonien vuosien ajan.
”Tutkimuksen tulokset osoittavat elinkelpoisten mikro-organismien pitkäaikaisen kylmäsäilytyksen mahdollisuuden Marsin regolithissa. Ionisoivan säteilyn voimakkuus Marsin pinnalla on 0,05-0,076 Gy / vuosi ja vähenee syvyydessä. Kun otetaan huomioon säteilyn voimakkuus Marsin regolitissa, tietomme osoittavat, että Marsin hypoteettiset ekosysteemit säilyvät anabioottisessa tilassa regolithin pintakerroksessa (suojattu UV-säteiltä) vähintään 1,3–2 miljoonaa vuotta, kahden metrin syvyydessä - vähintään 3,3 miljoonaa vuotta viiden metrin syvyydessä - vähintään 20 miljoonaa vuotta. Saatuja tietoja voidaan käyttää myös arvioimaan mahdollisuuksia havaita elinkykyisiä mikro-organismeja muista aurinkokunnan kohteista ja ulkoavaruuden pienistä kappaleista”, tutkija lisäsi.
johtopäätös
Tekijät olivat ensimmäiset, jotka todistivat prokaryoottien selviytymismahdollisuuden altistettaessa ionisoivalle säteilylle yli 80 kGy: n annoksilla. Saadut tiedot osoittavat sekä mahdollisuuden aliarvioida luonnollisten mikrobiyhteisöjen radioresistenssiä että tarvetta tutkia vieraiden ja avaruustekijöiden yhdistelmän synergististä vaikutusta eläviin organismeihin ja biomolekyyleihin astrobiologisissa mallikokeissa.
Työ tehtiin yhteistyössä Venäjän tiedeakatemian avaruustutkimuslaitoksen, A. F. Ioffe RAS, Pietarin Suuri Pietarin ammattikorkeakoulu, Uralin liittovaltion yliopisto ja B. P. Konstantinov, Kansallinen tutkimuskeskus "Kurchatov Institute". Tutkimusta tuettiin venäläisen tiedesäätiön avustuksella "Living Systemsin kansallisen talletuspankin perustamisen tieteelliset perusteet" (projekti "Nooan arkki").
Vasily Makarov