Деякі мікроорганізми можуть пережити удар астероїда на Марсі та подорож у космосі між планетами. Лабораторні експерименти показали, що бактерія Deinococcus radiodurans здатна витримувати надзвичайно високий тиск, подібний до умов під час викиду порід із Марса в космос. Про це повідомляє медіа про науку, технології та здоров’я КРВ.медіа з посиланням на текст дослідження, опублікований у журналі PNAS Nexus.
Удар астероїда та марсіанські метеорити
Поверхня Марса вкрита мільйонами кратерів різних розмірів. Вони свідчать про численні астероїдні удари, які відбувалися на планеті протягом мільярдів років. Саме такі події можуть пояснювати, як уламки порід із Марса потрапляють у космос і згодом досягають Землі.
Науковці вже підтвердили, що на Землі існують метеорити марсіанського походження. Наразі вчені ідентифікували понад 300 таких зразків. Вони утворилися після потужних ударів астероїдів, які викинули фрагменти поверхні Марса в космічний простір. Частина цих уламків зрештою перетнула орбіти планет і впала на Землю.
Цей факт став важливим аргументом для астробіологів, які досліджують можливість перенесення життя між планетами. Якщо разом із уламками порід у космос можуть потрапляти мікроорганізми, теоретично вони здатні подорожувати між світами Сонячної системи. Саме тому дослідники намагаються з’ясувати, чи можуть живі організми пережити екстремальні умови удару астероїда.
Ідея про можливість поширення життя між планетами відома як панспермія. Вона має давнє походження: ще в античності подібну концепцію описував грецький філософ Анаксагор. У сучасній науці цю гіпотезу розглядають як одну з можливих моделей появи життя на планетах, хоча вона не є домінуючою теорією.
Панспермія передбачає, що мікроорганізми можуть переноситися між планетами разом із космічними уламками. Під час удару астероїда частина поверхні планети може бути викинута у космос. Якщо мікроорганізми перебувають у цих породах, вони можуть пережити подорож і згодом потрапити на іншу планету.
Щоб такий сценарій став можливим, організм повинен пережити три критичні етапи. Перший — це сам удар астероїда та різке підвищення тиску. Другий — тривалу подорож у космосі, де панують вакуум, холод і радіація. Третій — входження в атмосферу іншої планети разом із метеоритом. Саме перший етап — удар і викид порід — дослідники вирішили перевірити експериментально.
Бактерія Deinococcus radiodurans
У центрі дослідження опинилися так звані екстремофіли — мікроорганізми, здатні виживати в умовах, які смертельні для більшості форм життя. Вони можуть витримувати сильну радіацію, дуже високі або низькі температури, вакуум, висихання та інші екстремальні фактори.
Одним із найвідоміших екстремофілів є бактерія Deinococcus radiodurans. Вона відома своєю надзвичайною стійкістю до радіації. Цей мікроорганізм може пережити дозу випромінювання, яка у тисячі разів перевищує смертельну для людини. Крім того, бактерія здатна відновлювати пошкоджену або навіть розірвану ДНК, що робить її об’єктом численних наукових досліджень.
Через здатність витримувати одразу кілька екстремальних умов «Deinococcus radiodurans» інколи називають поліекстремофілом. Саме тому вчені використали її як модельний організм для перевірки того, чи може життя пережити удар астероїда.
Лабораторний експеримент
Дослідження провели науковці з Університету Джонса Гопкінса. Вони створили лабораторний експеримент, який імітує умови удару астероїда по поверхні планети.
Для цього використали спеціальну установку, відому як експеримент удару тиску та зсуву. У цій системі металевий снаряд із пластиною створює короткочасний, але дуже сильний тиск на зразок бактерій, затиснутих між сталевими пластинами. Такий підхід дозволяє відтворити фізичні умови, які можуть виникати під час викиду порід із поверхні Марса після астероїдного удару.
Під час експерименту бактерію піддавали короткочасному тиску до трьох гігапаскалів. Один гігапаскаль приблизно відповідає десяти тисячам атмосферного тиску на поверхні Землі. Таким чином дослідники перевіряли, чи здатні клітини пережити настільки екстремальні механічні навантаження.
Результати дослідження
Результати показали, що бактерія Deinococcus radiodurans демонструє високу стійкість навіть до дуже сильного тиску.
Під час експериментів приблизно 95% клітин вижили при тиску 1,4 гігапаскаля, 94% — при 1,6 гігапаскаля, 86% — при 1,9 гігапаскаля, а близько 60% бактерій залишалися життєздатними навіть після впливу тиску 2,4 гігапаскаля.
Аналіз РНК показав, що зі зростанням тиску клітини відчувають біологічний стрес. Водночас значна частина бактерій зберігала здатність відновлювати пошкодження. Електронна мікроскопія показала, що при нижчих рівнях тиску структура клітин майже не відрізнялася від контрольних зразків. Лише при вищих значеннях тиску вчені зафіксували пошкодження клітинних стінок і внутрішніх структур.
Науковці зазначають, що удари астероїдів можуть створювати тиск навіть вищий за три гігапаскалі. Однак частина уламків порід може викидатися у космос за умов нижчого тиску, що робить виживання мікроорганізмів більш імовірним.
Значення відкриття для космічних місій
Результати дослідження мають важливе значення для астробіології та планування космічних місій. Вони розширюють уявлення про межі виживання життя та підсилюють дискусію щодо можливості природного перенесення мікроорганізмів між планетами.
Це відкриття також має практичне значення для так званого «планетарного захисту». Космічні агентства, зокрема NASA та Європейське космічне агентство, запровадили спеціальні правила, щоб запобігти перенесенню земних мікроорганізмів на інші планети.
Якщо екстремофіли здатні переживати екстремальні умови, ризик біологічного забруднення інших світів може бути вищим, ніж вважалося раніше. Це означає, що під час підготовки майбутніх місій на Марс та інші планети необхідно ще ретельніше контролювати стерильність космічних апаратів.
