Земные бактерии могли бы существовать сотни миллионов лет под поверхностью Марса

Исследователи из США и Словении задались вопросом, как долго земные микроорганизмы смогли бы выжить в тех условиях, которые сейчас существуют на Марсе. Радиация на поверхности планеты способна уничтожить даже очень стойкую бактерию Deinococcus radiodurans всего за несколько часов. Однако в высушенном и замороженном виде она выжила бы всего в десяти сантиметрах под поверхностью Марса в течение 1,5 млн лет, а в десяти метрах — 280 млн лет. Очень важно не загрязнить Марс земными бактериями, потому что они останутся там надолго; также важно соблюдать осторожность, привозя на Землю образцы грунта с других планет.

Изображение:
Deinococcus radiodurans (также известная как Конан-бактерия)

Credit:
Michael J. Daly/USU | Пресс-релиз

Сейчас поверхность Марса выглядит очень негостеприимно — там сухо и холодно (-63°C), к тому же планета ощущает постоянное действие космической и солнечной радиации. Однако существуют свидетельства того, что там все же когда-то была жидкая вода. В связи с этим встает вопрос — есть (или была) ли жизнь на Марсе? Особенно важно получить ответ сейчас, когда исследователи планируют доставить на Землю образцы марсианского грунта. С другой стороны, все более осуществимыми выглядят планы по посещению Марса человеком. Но не заразим ли мы чужую планету своими микроорганизмами?

Многие земные организмы могут долгое время выживать в высушенном виде, так что теоретически это возможно. Но сможет ли что-то пережить тот уровень радиации, что существует на Марсе? Исследователи из США и Словении проанализировали выживаемость земных микроорганизмов в условиях, приближенным к марсианским.

В качестве модели авторы использовали вегетативные клетки бактерий Deinococcus radiodurans и Escherichia coli, эндоспоры и вегетативные клетки Bacillus subtilis, B. megaterium, B. thuringiensis, а также дрожжи Saccharomyces cerevisiae. Сначала они показали, что высокий уровень гамма-радиации, необходимый, чтобы стерилизовать 107 клеток D. radiodurans в жидкой культуре (25 кГр), можно повысить до 140 кГр, если высушить и заморозить бактерии на пять дней. Это в 28 000 выше смертельной для человека дозы. Замораживание и высушивание защищает также и другие клетки, но не их споры, хотя они тоже накапливают марганцевые антиоксиданты.

В жидкой культуре D. radiodurans могут выдержать (выживаемость 37%) 17,5 кГр гамма-радиации, которая становится причиной около 200 двухцепочечных разрывов на гаплоидный геном, то есть 800–1600 двухцепочечных разрывов в клетке с 4–8 копиями хромосом и плазмид. Заморозка и высушивание значительно повышали выживаемость D. radiodurans. Предел выживаемости у S. cerevisiae также возрос (с 10 до 24 кГр), как и у E. coli (с 5 до 8 кГр). У эндоспор бацилл он остался на прежнем уровне (10 кГр). Такую низкую сопротивляемость Bacillus по сравнению с D. radiodurans и S. cerevisiae авторы объясняют избыточностью генома последних, от которой зависит гомологичная рекомбинация.

Даже D. radiodurans сможет выжить только несколько часов на поверхности Марса из-за действия радиации. Но всего в десяти сантиметрах под поверхностью выживаемость бактерии увеличивается до 1,5 млн лет, а в десяти метрах — до 280 млн лет. Таким образом, если мы занесем микроорганизмы на Марс, то загрязнение, скорее всего, станет постоянным; загрязнение Земли марсианскими микроорганизмами (если они существуют) также представляется возможным.

«Хотя D. radiodurans, погребенная в марсианском субстрате, не могла бы выжить в течение около 2–2,5 млрд лет с тех пор, как текущая вода исчезла с Марса, марсианская окружающая среда постоянно изменялась и таяла под действием метеоритов. Мы предполагаем, что периодическое таяние могло дать шанс на повторное заселение и рассеивание. Даже если жизнеспособных организмов не осталось, их макромолекулы и вирусы могли выжить намного, намного дольше. Это повышает шансы на то, что если жизнь на Марсе существовала, это покажут будущие космические миссии», — комментирует соавтор исследования Майкл Дэйли из Военно-медицинского университета в Бетесде, США.

Источники:

William H. Horne, et al. Effects of Desiccation and Freezing on Microbial Ionizing Radiation Survivability: Considerations for Mars Sample Return // Astrobiology (2022), published October 25, 2022, DOI: 10.1089/ast.2022.0065

Цитата по пресс-релизу

Добавить в избранное