Как однажды спел в своей песне Элтон Джон (Elton John): «Марс — не то место, где можно растить детей; на самом деле там чертовски холодно». Но новое исследование предполагает, что марсианский холод может позволить бактериям выживать под поверхностью планеты до 280 миллионов лет.
Это открытие вселяет надежду на то, что когда-нибудь на Красной планете можно будет обнаружить следы древней жизни — или даже жизнеспособные организмы в состоянии анабиоза.
В ходе исследования учёные обнаружили, что земная бактерия Deinococcus radiodurans настолько устойчива к радиации, что может выдержать эквивалент 280 миллионов лет радиации, присутствующей на глубине 33 фута (10 метров) под поверхностью Марса. Отважный маленький микроорганизм, который, как было обнаружено, процветает в ядерных реакторах на Земле, может даже просуществовать 1,5 миллиона лет на марсианской поверхности, которая постоянно подвергается бомбардировке космическим и солнечным излучением.
Ключом к этому выживанию является сухая и холодная среда Марса. Высушенные и замороженные до минус 110,2 градусов по Фаренгейту (минус 79 градусов по Цельсию) — температуры сухого льда и высокоширотных регионов Марса — Deinococcus radiodurans «становятся феноменально, астрономически устойчивыми к радиации», — сказал старший автор исследования Майкл Дейли (Michael Daly), генетик и эксперт по радиационной биологии из Военно-медицинского университета в Мэриленде.
Сопротивление радиации
Давно известно, что Deinococcus radiodurans является чемпионом по сопротивлению радиации. Она обнаружена в кишечнике человека и во многих других местах на Земле и даже годами выживала в космическом вакууме. Однако новое исследование является первой попыткой проверить верхний предел устойчивости бактерии к радиации, когда она находится в высушенном состоянии. Ранее специалисты обнаружили, что бактерия может выдерживать 25 тысяч грей радиации в жидкой культуре, рассказал Дейли Live Science. Для сравнения, доза в 5 грей убивает человека.
Дейли и его коллеги высушивали и замораживали Deinococcus radiodurans, а затем бомбардировали бактерии как гамма-излучением, так и протонным излучением, имитируя космическое излучение из глубокого космоса и излучение Солнца. Они обнаружили, что высушенные и замороженные Deinococcus radiodurans могут пережить ошеломляющую радиацию в 140 тыс. грей. Это эквивалентно дозе за 1,5 миллиона лет на поверхности Марса и за 280 миллионов лет на глубине 33 фута (10 м) под поверхностью, где единственным источником излучения является радиоактивный распад в горных породах и минералах.
Организмы выживают при облучении двумя способами, сообщил Live Science соавтор исследования Брайан Хоффман (Brian Hoffman), химик из Северо-Западного университета. Во-первых, у них есть несколько копий их геномов, обеспечивающих резервную копию любых битов, повреждённых радиацией. Во-вторых, они накапливают большое количество антиоксидантов марганца, которые улавливают повреждающие молекулы, созданные радиацией. Захват этих молекул предотвращает повреждение белков, которые восстанавливают ДНК в организме.
«ДНК устроена для восстановления, и эти марганцевые антиоксиданты защищают белки, которые выполняют восстановление», — объяснил Хоффман.
Жизнь на Марсе
Deinococcus radiodurans эволюционировали на Земле, где атмосфера защищает планету и её организмы от самой сильной радиации. (Вероятно, бактерия эволюционировала, чтобы выдерживать повреждения в засушливые периоды, а устойчивость к радиации — лишь побочный эффект этой эволюции, отметил Дейли.) По словам Хоффмана, любая марсианская бактерия должна была бы эволюционировать в среде без такой защиты и, вероятно, должна была бы развить аналогичную устойчивость к радиации.
На Марсе не было широко распространённой жидкой воды в течение 2 миллиардов лет, поэтому, даже если там действительно развивалась древняя жизнь, 280 миллионов лет всё ещё слишком мало, чтобы предположить, что на планете обитает множество бактерий, которые только и ждут своего часа, чтобы вернуться к жизни. Но поскольку у Марса очень тонкая атмосфера, на поверхность планеты регулярно падают метеориты, говорит Дейли. Тепло и жидкая вода, выделяющиеся в результате этих воздействий, потенциально могут пробудить дремлющие бактерии в недрах и обеспечить временный расцвет жизни.
По словам Хоффмана, даже если эта теория о временном оазисе неверна, долгосрочный потенциал бактерий на Марсе означает, что остатки древней жизни всё ещё могут присутствовать в виде следов в горных породах. ДНК и другие признаки жизни могут существовать в виде фрагментов, даже если организмы давно мертвы.
По мнению авторов исследования, полученные результаты также имеют значение для предотвращения заражения Марса земными бактериями. Любой Deinococcus radiodurans, попавший на марсоход, скорее всего, переживёт путешествие с Земли на Красную планету. (Исследователи обнаружили, что другие микроорганизмы, такие как Escherichia coli и некоторые виды Bacillus, также могут существовать тысячи лет на поверхности Марса, если их хорошенько высушить.)
Поскольку всё больше миссий нацелено на возвращение образцов с Марса на Землю, будет важно убедиться, что земные микроорганизмы не будут случайно доставлены на Марс, а затем ошибочно приняты за инопланетян, сказал Джон Раммель (John Rummel), старший научный сотрудник Института SETI и бывший сотрудник по защите планет в NASA. Раммель не участвовал в новом исследовании, но курировал его редактирование в журнале Astrobiology.
«Организмы-туристы, путешествующие туда и обратно, представляют собой проблему, — сказал Раммель. — И мы должны быть осторожны в том, как мы с этим справляемся.»
