Годы в открытом космосе: земным бактериям по силам межпланетные путешествия

Некоторые бактерии, как показал эксперимент, могут выживать в агрегатах в открытом космосе до восьми лет. Японские учёные полагают, что этот факт свидетельствует в пользу возможности так называемой панспермии — межпланетного переноса жизни.

Годы в открытом космосе: земным бактериям по силам межпланетные путешествия
Японский экспериментальный модуль «Кибо». Именно на его поверхности провели от года до трёх поддоны с бактериями.

Deinococcus radiodurans — очень живучая бактерия, отлично умеющая противостоять высоким дозам ионизирующего излучения. Её собственно и открыли благодаря этой удивительной способности. Ещё в 1956 году учёным пришло в голову стерилизовать с помощью гамма-излучения мясной фарш. И можно было бы сказать, что получилось, если бы не один вид грамположительных кокков, который погибать никак не хотел. Этот устойчивый микроорганизм со временем и получил название Deinococcus radiodurans.

Исследователям этот экстремофил полюбился. Чего они только с ним ни делали: высушивали, подвергали воздействию окислителей — мало что его толком берёт. Отдельно интересна его способность противостоять радиации. Эта удивительная бактерия (и её сосёстры по роду Deinococcus) не теряет жизнеспособности после воздействия доз ионизирующего излучения до пяти килогреев. Для сравнения, несколько сотен греев надёжно убивают большинство известных бактерий, в т.ч. Escherichia coli и Thermus thermophilus, а дозы от 5 до 20 Гр, полученные в течение короткого времени, смертельны для большинства позвоночных, включая человека.

Как у Deinococcus radiodurans это получается? Во-первых, эта бактерия просто довольно прочная, у неё плотная стенка и устойчивые к различным воздействиям белки; во-вторых, она — полиплоид, т.е. каждая клетка несёт в себе несколько копий ДНК (от четырёх до десяти), но это не главное — ионизирующее излучение всё равно её повреждает, в том числе в сотнях мест разрывает обе цепочки ДНК, выбивая местами существенные фрагменты. Однако Deinococcus radiodurans способна за несколько часов полностью восстанавливать свой геном и с помощью сбалансированной ферментативной системы чинить другие повреждения, а также выводить за пределы клетки опасные активные формы кислорода.

Неудивительно, что именно бактерии рода Deinococcus (D. radiodurans, а также собранные в высоких слоях атмосферы D. aerius) были выбраны японскими учёными для проверки на выживаемость в открытом космосе.

Зачем это вообще нужно? Чтобы экспериментально проверить принципиальную возможность так называемой панспермии — межпланетного переноса жизни.

Это не первый подобный опыт. Различные живые организмы (бактерии, археи, лишайники, грибы, водоросли) уже проходили испытание открытым космосом. Одни из них помещали просто на алюминиевый поддон, другие — в условия, имитирующие марсианский грунт (чтобы проверить возможность жизни на Марсе), третьи — под перфорированный алюминиевый купол, в отсеки с различной степенью фильтрации УФ-излучения. В частности последний опыт был призван экспериментально проверить состоятельность гипотезы литопанспермии — переноса живых спор в космосе внутри некоего материала, частично защищающего от космического излучения — во фрагменте горной породы, в куске сахара, в комке глины. Под алюминиевым куполом многослойные агрегаты спор Bacillus subtilis (сенной палочки) выживали до шести лет, в то время как споры в однослойных агрегатах погибли.

Японские исследователи, обратив внимание на этот момент и учтя существенно большую живучесть дейнококков в сравнении с сенной палочкой, предположили, что бактерии рода Deinococcus смогут выжить в открытом космосе безо всяких защитных куполов и фильтров, если будут находиться к гранулоподобных агрегатах размером около миллиметра. Имелось в виду, что бактерии на поверхности гранул погибнут, но создадут своего рода защитную плёнку, которая позволит клеткам в глубине агрегатов выжить. Такой способ межпланетного путешествия живых организмов учёные назвали массапанспермией.

Обезвоженные гранулы-агрегаты D. radiodurans и D. aerius были помещены в двухмиллиметровые лунки на алюминиевом поддоне и выставлены на мороз — за пределы японского модуля МКС «Кибо» — на разное время, от одного до трёх лет. D. radiodurans продемонстрировали высокую выживаемость, не показав при этом видимых ухудшений структуры в сравнении с контрольными образцами на Земле. Правда, выживаемость в гранулах размером около 0,1 мм была очень низкой, но при этом уже в гранулах от 0,5 мм она была сравнима с контрольными образцами. D. aerius показали сходные показатели выживаемости, но с другой зависимостью от размера гранул: в агрегатах диаметром 0,1 мм выживших клеток не было, но гранулы диаметром от 1 мм показали выживаемость, аналогичную таковой в наземном контроле.

Экстраполируя кривые выживаемости, авторы работы предполагают, что гранулы дейнококков толщиной больше полумиллиметра смогли бы выдержать от 15 до 45 лет пребывания на внешнем оборудовании МКС и 48 лет в космосе в полной темноте. Ожидаемая выживаемость на поверхности метеороида в межпланетном пространстве — от двух до восьми лет. Этого вполне хватило бы для путешествия от Земли до Марса или Марса до Земли.

Таким образом, заключают авторы работы, гипотезу массапанспермии можно считать частично подтверждённой. Правда, остаются ещё вопросы выброса живых организмов с планеты-донора, их переноса в нужном направлении и посадки на другую планету.

Ссылка на источник

Просмотров
Всего:
225 | За месяц: 205 | За неделю: 0 | За сутки: 0