Пустынный лишайник доказывает возможность существования жизни на других планетах

Фото из открытых источников

Вопрос о том, является ли Земля единственной планетой, на которой может существовать жизнь, очаровывал человечество на протяжении тысячелетий. В последние годы ученые обратились к планетам земного типа в других солнечных системах, которые могут оказаться наиболее перспективными, но многие из них вращаются вокруг звезд, которые испускают гораздо более сильное солнечное излучение, чем наше собственное. Теперь новое исследование предлагает доказательства того, что жизнь, какой мы ее знаем, может процветать на этих экзопланетах земного типа.

Новое исследование, опубликованное в журнале Astrobiology, продемонстрировало, что лишайник, обнаруженный в пустыне Мохаве, выжил в течение трех месяцев при уровнях солнечной радиации, которые ранее считались смертельными.

Обыкновенный лишайник Clavascidium lacinulatum был поврежден, но смог восстановиться и размножиться. Результаты показывают, что фотосинтетическая жизнь может быть возможна на планетах, подвергающихся интенсивному солнечному излучению.

«Исследование было мотивировано любопытным наблюдением», — сказал один из ведущих авторов исследования Генри Сан. «Я просто гулял по пустыне и заметил, что лишайники, растущие там, не зеленые, а черные. Они фотосинтезируют и содержат хлорофилл, поэтому можно подумать, что они зеленые. Поэтому я задался вопросом: «Что за пигмент они носят?» И этот пигмент оказался лучшим в мире солнцезащитным кремом».

Жизнь на Земле эволюционировала, чтобы противостоять солнечному излучению, известному как лучи UVA и UVB, которые охватывают более длинные волны ультрафиолетового излучения. Лучи UVC представляют собой более короткие, более разрушительные длины волн; они фильтруются атмосферой Земли и поэтому не достигают поверхности.

Излучение UVC настолько смертельно для жизни, что его используют для стерилизации воздуха, воды и поверхностей от микроорганизмов, таких как вирусы и бактерии. Даже кратковременное воздействие излучения UVC повредит ДНК организма и не позволит ему размножаться.

Ученые задались вопросом, могут ли многие из планет земного типа, открытых в последние годы, быть пристанищем для жизни. Многие из этих планет вращаются вокруг звезд, известных как звезды M и F, которые испускают интенсивное ультрафиолетовое излучение, особенно во время солнечных вспышек.

«После запуска космического телескопа имени Джеймса Уэбба, который может видеть очень далеко в космосе, ажиотаж переместился с поиска жизни на Марсе на эти экзопланеты», — сказал Сан. «Мы говорим о планетах, на которых есть жидкая вода и атмосфера».

Сан и Теджиндер Сингх собрали лишайник в пустыне Мохаве недалеко от своих домов в Лас-Вегасе. Затем они поместили его рядом с лампой UVC в контролируемых лабораторных условиях на три месяца подряд. Примечательно, что половина водорослевых клеток в лишайнике осталась жизнеспособной и реплицировалась после регидратации.

«Чтобы микроорганизм сохранился на планете, он должен просуществовать дольше суток», — сказал Сан. «Поэтому наш эксперимент должен был быть достаточно длительным, чтобы быть экологически значимым. Мы также хотели выйти за рамки просто активности и продемонстрировать жизнеспособность».

Чтобы исследовать, как это возможно химически, Sun объединился с химиками из Университета Невады в Рино. Они провели два эксперимента, которые продемонстрировали, что лишайниковые кислоты являются природным эквивалентом добавок, используемых для придания пластику устойчивости к УФ-излучению.

Они исследовали защитный слой лишайника, сделав его поперечный разрез, и обнаружили, что верхний слой был темнее, как загар человека. Лишайник состоит из водорослей или цианобактерий, живущих в симбиозе с грибами; когда клетки водорослей были отделены от грибов и защитного слоя, воздействие того же УФ-излучения убило клетки менее чем за минуту.

Открытие того, что лишайники развили этот защитный слой от УФ-излучения, стало удивительным, сказал Сан, потому что это не является необходимым для их выживания. Атмосфера Земли уже отфильтровывала УФ-излучение к тому времени, когда появились лишайники, так что защита — это просто бонус благодаря их замечательной защите от УФ-А и УФ-В.

Часть повреждений, возникающих в результате воздействия интенсивного солнечного излучения, является результатом химических реакций с атмосферой, в частности, образования озона при взаимодействии кислорода, оксида азота и УФ-излучения. Чтобы проверить защиту лишайника в различных атмосферных условиях, исследователи поместили его в бескислородную коробку с УФ-излучением и обнаружили, что повреждение от излучения еще больше уменьшилось.

«Мы пришли к выводу, что верхний слой лишайника — если можно так выразиться, кожица толщиной менее миллиметра — обеспечивает защиту всех клеток, находящихся ниже, от радиации. Этот слой действует как фотостабилизатор и даже защищает клетки от вредных химических реакций, вызываемых радиацией, включая реактивный кислород», — пишут исследователи.

Исследование предлагает доказательства того, что планеты за пределами Земли и за пределами нашей солнечной системы могут быть пригодны для жизни. Фактически, они могут кишеть колониальными микроорганизмами, которые, как лишайники в пустыне Мохаве, «загорелые» и фактически невосприимчивы к стрессу от УФ-С.

«Эта работа демонстрирует необычайную стойкость жизни даже в самых суровых условиях, напоминая о том, что жизнь, однажды зародившись, стремится выжить», — сказал Теджиндер Сингх, который руководил исследованием совместно с Сан. «Изучая эти пределы, мы приближаемся к пониманию того, где возможна жизнь за пределами планеты, которую мы называем домом».