Земной микроорганизм размножался 160 дней в условиях подповерхностного Марса — впервые удалось совместить сразу несколько экстремальных факторов
iXBT.com ·
Учёные впервые продемонстрировали, что земной микроорганизм способен не просто выживать, а активно размножаться и поддерживать обмен веществ при одновременном воздействии нескольких факторов, характерных для предполагаемых подповерхностных условий Марса. Архея Haloferax volcanii провела 160 дней в атмосфере с давлением всего 24 мбар, практически полностью состоящей из углекислого газа, и в чрезвычайно солёной жидкости. Результаты эксперимента опубликованы в журнале Applied and Environmental Microbiology.
Для эксперимента команда выбрала Haloferax volcanii — одноклеточную архею, приспособленную к жизни в средах с высокой концентрацией соли. В эксперименте использовали раствор с содержанием хлорида натрия 225 г/л — в 7 раз выше, чем в морской воде. Культуры поместили в бескислородную среду с концентрацией CO₂ 99,9% и поддерживали давление не выше 24 мбар. Температура составляла 21 °C.
Поскольку кислорода в экспериментальной атмосфере практически не было, микроорганизмы должны были получать энергию другим способом. Для этого учёные добавили в питательную среду нитраты или перхлораты — соединения, которые археи могли использовать вместо кислорода в процессе дыхания. Обе группы микроорганизмов продемонстрировали рост, подтверждённый увеличением оптической плотности культур и снижением концентрации соответствующих соединений. В контрольных образцах без нитратов и перхлоратов клетки сохраняли жизнеспособность, но измеримого размножения не происходило.
При этом рост в условиях пониженного давления был существенно медленнее, чем в аналогичных культурах при земном атмосферном давлении около 1013 мбар. Лучше всего археи размножались с использованием нитратов, а не перхлоратов.
Предыдущие эксперименты уже показывали, что Haloferax volcanii способна выживать при низком давлении и использовать марсианские соединения для получения энергии, однако полноценного роста при одновременном воздействии этих факторов добиться не удавалось. Новая работа стала первым подтверждением активного роста солелюбивой археи при такой комбинации условий.
Отдельное значение имеет устойчивость самой жидкой среды. При давлении 24 мбар вода должна быстро испаряться, что затрудняет длительное культивирование микроорганизмов. Однако за 160 дней потери воды во всех экспериментальных образцах не превысили 4%, а в культурах с активным ростом составили всего 1,55–2,13%. Учёные связывают это не только с высокой концентрацией соли, но и с образованием биоплёнок — плотных структур из клеток и окружающего их вещества. При микроскопическом исследовании такие структуры обнаружили именно в образцах, где происходило размножение. Предполагается, что биоплёнки дополнительно удерживали воду.
Исследователи также проверили, сохраняются ли признаки присутствия микроорганизмов после продолжительного воздействия марсианских условий. С помощью рамановской спектроскопии [метод анализа вещества по характеру рассеяния лазерного света] учёные обнаружили каротиноидные пигменты, включая бактериоруберин, в культурах, которые размножались без кислорода. Такие пигменты могут служить биомаркерами — химическими признаками, помогающими обнаруживать следы биологической активности. Их сохранность важна и для поиска существующей жизни, и для анализа возможных следов организмов, погибших в прошлом.
При этом эксперимент не воспроизводил все условия Марса. Температура 21 °C значительно выше характерной для большей части марсианской поверхности и неглубоких подповерхностных областей. Микроорганизмы получали питательные вещества, специально добавленные учёными, а существование жидких солевых растворов именно в смоделированных условиях на Марсе пока не подтверждено. Авторы проверяли физическую возможность активного обмена веществ при сочетании параметров, а не воспроизводили полноценную марсианскую экосистему.
Работа важна прежде всего для планирования поиска современной жизни на Марсе. До сих пор многие эксперименты проверяли, способны ли земные микроорганизмы пережить отдельные экстремальные воздействия или сохранить жизнеспособность после кратковременного пребывания в их сочетании. Теперь же получены экспериментальные данные о том, что при наличии жидкой воды и подходящих химических источников энергии некоторые микроорганизмы способны размножаться даже при давлении, характерном для предполагаемых неглубоких подповерхностных ниш Марса. Это позволяет разрабатывать новые методы поиска внеземной жизни, которые будут учитывать не только сохранившиеся следы древних организмов, но и признаки современного микробного метаболизма. Само исследование, однако, не доказывает существования жизни на Марсе сегодня.