Biologer bestemmer, hvor længe mikroorganismer kan leve på Mars

Forskere fra Lomonosov Moskva State University har undersøgt mikroorganismernes modstand mod gammastråling ved meget lave temperaturer. Resultaterne er blevet offentliggjort i Ekstremofiler .

Den gennemsnitlige temperatur på Mars er -63 ° C, men i polarområder og om natten kan det være så lavt som -145 ° C. Atmosfærisk tryk er meget lavere end Jordens med 100-1000 gange, og planeten oplever stærk ultraviolet og ioniserende stråling. Indtil nu, ingen vidste i hvilket omfang mikroorganismer kan modstå sådanne ekstreme faktorer. Ved at finde grænserne, forskere kan vurdere overlevelse af mikroorganismer og biomarkører i hele solsystemet. Disse oplysninger bliver uvurderlige i planlægningen af ​​astrobiologiske rummissioner, når det er vigtigt omhyggeligt at vælge objekter og forskningsområder samt grundigt at udvikle teknikker til påvisning af liv.

I deres nuværende papir, forfatterne studerede strålingsresistensen af ​​mikrobielle samfund i permafrost sedimentære sten under lav temperatur og lavt tryk. Disse sedimentære sten anses for at være en jordbaseret analog af regolit, overfladen frembragt ved rumforvitring. Forskerne antager, at den potentielle Mars-biosfære kunne overleve i en kryokonserveret tilstand, og at hovedfaktoren, der begrænser cellens levetid, er strålingsskader. Ved at definere grænsen for strålingsresistens, forskere kan estimere overlevelsesevnen for mikroorganismer i regolit af forskellige dybder.

"Vi har undersøgt den fælles indvirkning af en række fysiske faktorer (gammastråling, lavt tryk, lav temperatur) på de mikrobielle samfund inden for gammel arktisk permafrost. Vi studerede også et unikt naturfremstillet objekt-den gamle permafrost, der ikke er smeltet i omkring 2 millioner år. I en nøddeskal, vi har udført et simuleringsforsøg, der dækkede betingelserne for kryokonservering i Mars-regolit. Det er også vigtigt, at i dette papir, vi undersøgte effekten af ​​høje doser (100 kGy) af gammastråling på prokaryotes vitalitet, mens der i tidligere undersøgelser aldrig blev fundet levende prokaryoter efter doser højere end 80 kGy ", sagde medforfatter Vladimir S. Cheptsov, en kandidatstuderende ved Lomonosov MSU Institut for Jordbiologi.

Mens man simulerer disse faktorer, der påvirker mikroorganismerne, forskerne brugte et originalt konstant klimakammer, der opretholder lav temperatur og tryk under gammastråling. Forfatterne bemærker også, at naturlige mikrobielle samfund blev brugt som modelobjekt, ikke rene kulturer af mikroorganismer.

De mikrobielle samfund viste høj modstandsdygtighed over for betingelserne i simuleret Mars -miljø. Efter bestråling, det samlede antal prokaryote celler og antallet af metabolisk aktive bakterieceller forblev på kontrolniveau, mens antallet af dyrkede bakterier (dem, der vokser på næringsmedier) faldt 10 gange. Antallet af metabolisk aktive celler i archaea faldt tredobbelt. Faldet i antallet af dyrkede bakterier var sandsynligvis forårsaget af en ændring i deres fysiologiske tilstand og ikke af døden.

Forskerne har påvist en temmelig høj biologisk mangfoldighed af bakterier i den udsatte prøve af permafrost, selvom den mikrobielle samfundsstruktur gennemgik betydelige ændringer efter bestråling. I særdeleshed, aktinobakteriepopulationer af slægten Arthrobacter, som ikke blev afsløret i kontrolprøverne, blev dominerende i bakteriesamfund efter simuleringen. Dette skyldes sandsynligvis faldet i dominerende bakteriepopulationer, så aktinobakterierne af slægten Arthrobacter kunne påvises af forskerne. Forfatterne foreslår også, at disse bakterier er mere resistente over for de simulerede forhold. Der var også undersøgelser, der viste, at disse bakterier har en temmelig høj resistens over for ultraviolet stråling, og deres DNA er godt bevaret i gammel permafrost gennem millioner af år.

"Resultaterne af undersøgelsen indikerer muligheden for langvarig kryokonservering af levedygtige mikroorganismer i Mars-regolitten. Intensiteten af ​​ioniserende stråling på overfladen af ​​Mars er 0,05-0,076 Gy/år og falder med dybden. Under hensyntagen til intensiteten af stråling i Mars -regolitten, de opnåede data gør det muligt at antage, at hypotetiske Mars -økosystemer kunne bevares i en anabiotisk tilstand i overfladelaget af regolit (beskyttet mod UV -stråler) i mindst 1,3 millioner år, på to meters dybde i ikke mindre end 3,3 millioner år, og på fem meters dybde i mindst 20 millioner år. De indhentede data kan også anvendes til at vurdere muligheden for at detektere levedygtige mikroorganismer på andre objekter i solsystemet og i små kroppe i det ydre rum, "tilføjede forskeren.

Forfatterne har, for første gang, bevist, at prokaryoter kan overleve bestråling med ioniserende stråling i doser over 80 kGy. De indhentede data angiver både en mulig undervurdering af strålingsresistensen i naturlige mikrobielle samfund og behovet for at studere den fælles effekt af et sæt udenjordiske og kosmiske faktorer på levende organismer og biomolekyler i astrobiologiske modeleksperimenter.