Земные лишайники могут выжить на Марсе — исследование
Некоторые виды лишайников могут выживать в марсианских условиях, в том числе выдерживать радиацию, сохраняя при этом метаболически активное состояние благодаря уникальным механизмам защиты, выяснили исследователи из Польши. При этом они полностью возвращаются свое исходное положение после заморозки.
Лишайники представляют собой симбиоты, то есть организмы, которые состоят из двух компонентов — грибкового (микобионта) и фитосинтетического (фотобионта — водорослей и/или цианобактерий). Группа польских исследователей во главе с Кайей Скубалой из Ягеллонского университета в Кракове решила выяснить, могут ли такие организмы выжить на Марсе. Для этого они изучили виды Diploschistes muscorum и Cetraea aculeata и смоделировали их поведение в условиях Красной планеты.
Ионизирующее излучение на Марсе представляет опасность для большинства живых организмов, поскольку оно способно вызывать повреждения на клеточном уровне, а также нарушать физические, генетические, морфологические и биохимические процессы. Однако лишайники обладают рядом особенностей, которые помогают им выживать в непростых условиях. У них замедленный обмен веществ, они не нуждаются в большом количестве «питания» и способны жить достаточно долгое время.
Подобно тихоходкам, такие организмы могут находиться долгое время в сухом состоянии, а потом наполняться водой и вновь «возвращаться к жизни». Кроме того, лишайники вырабатывают метаболиты, которые защищают их от ультрафиолетовых лучей, а также имеют пигмент меланин, который служит дополнительной защитой от радиации.
Поскольку ранее уже проводились исследования влияния ультрафиолетового излучения на лишайники, ученые решили сосредоточиться на изучении их реакции на ионизирующее излучение при продолжающейся метаболической активности. Исследователи опрыскивали их водой, поскольку жидкость необходима для поддержания метаболизма таких организмов.
Каждый вид провел по пять часов в темной камере, имитирующей марсианские условия. Это означало, что давление и влажность были низкими, воздух состоял в основном из углекислого газа, а температура достигала +18°C днем и опускалась до -26°C ночью. Уровень рентгеновского излучения был таким же, как на поверхности Красной планеты во время повышенной солнечной активности, несмотря на то, что солнечные вспышки и колебания солнечного ветра делают реальные показатели непредсказуемыми.
Когда лишайники покинули искусственную «марсианскую» среду обитания, ученые заметили, что оба вида сохранили в себе некоторое количество жидкости, несмотря на ее дефицит. Это позволило предположить, что в обоих компонентах лишайников — грибковом и фотосинтетическом — продолжалась некоторая метаболическая активность.
Лишайники, которые не теряют влагу, более уязвимы для ионизирующего излучения. В метаболически активных организмах клетки грибов и водорослей имеют механизмы восстановления, которые могут активироваться. Однако, согласно результатам исследования, D. muscorum оказался более устойчивым к радиации, чем C. aculeata. Этот вид менее подвержен окислительному стрессу, а значит, в его клетках образуется меньше активных форм кислорода, которые могут нанести значительный ущерб клеткам — вплоть до их гибели.
Кроме того, на обмен веществ лишайников могут влиять и другие неблагоприятные условия Марса — например, атмосфера, в которой преобладает углекислый газ. Однако и это оказалось не помехой для экспериментальных образцов. Грибам необходим кислород для усвоения углеводов, но даже при его недостатке метаболические процессы у двух видов лишайников продолжались. Авторы работы предполагают, что фотосинтетическая часть лишайников производит кислород, который используют грибковые компоненты.
Интересно, что в темноте процесс фотосинтеза оказался менее чувствительным к воздействию рентгеновских лучей. С помощью флуоресцентной визуализации ученым удалось измерить концентрацию хлорофилла в образцах. Выяснилось, что у D. muscorum фотосинтетический компонент не пострадал вовсе, в то время как у C. aculeata наблюдалось снижение содержания хлорофилла из-за излучения. После завершения эксперимента оба лишайника были заморожены. Когда они оттаяли, им снова удалось стать фотосинтетически активными, а C. aculeata быстро восстановил свой первоначальный уровень хлорофилла.
Таким образом, по мнению исследователей, вопрос выживания лишайников на Марсе зависит от их вида. Они отметили, что необходимы дальнейшие исследования, чтобы определить все особенности и механизмы, которые обеспечивают устойчивость к условиям интенсивной ионизирующей радиации.
Ранее китайские ученые определили, что ключом к повышению устойчивости человека к радиации во время длительных космических полетов или даже для жизни на других небесных телах могут стать гены тихоходок. Эти микроскопические организмы — самые живучие существа на Земле, способные выдерживать экстремальные температуры и дозы радиации, в 1000 раз превышающие смертельный уровень для человека. Результаты также пригодятся в медицине, биотехнологиях, сельском хозяйстве и других областях.
Самое популярное
