Земные экстремофилы могут расти в условиях, близких к марсианским

Фото из открытых источников

Ученые нашли дразнящие намеки на то, что не только когда-то жизнь существовала на Марсе, но и что она все еще может существовать на Красной планете. Исследование здесь, на Земле, сделало эту идею более правдоподобной, показав, что солелюбивые или галофильные микробы могут расти в условиях, близких к тем, которые можно найти в небольших карманах с очень соленой водой чуть ниже поверхности Марса. Результаты нового исследования были опубликованы на сервере препринтов bioRxiv.

«Мы показываем, что эти галофильные микроорганизмы могут активно расти в сочетании бескислородной атмосферы с низким давлением и жидкой среды с высоким содержанием солей, которая содержит вредные марсианские химические вещества, похожие на отбеливатель, то есть перхлораты», — говорит Адам Робинсон из Университета Флориды. «И это то, что никто раньше не мог показать».

Робинсон и его коллеги разработали свои эксперименты, основываясь на идее, что прямо под поверхностью Марса могут быть карманы с жидкой соленой водой. «Мы их не нашли», — говорит Робинсон, но работы других исследователей позволяют предположить, что они могут существовать.

В экспериментах использовался микроб Haloferax volcanii, архея – еще один вид простых клеток, помимо бактерий, – который процветает в чрезвычайно соленых водах, таких как Мертвое море. Его относительно легко вырастить по сравнению со многими другими микробами, живущими в экстремальных условиях и известными как экстремофилы.

Команда поместила эти микробы в воду, содержащую 225 граммов соли на литр, и держала ее при температуре 21°C и давлении 24 миллибара в течение 160 дней. В разные партии добавляли разные уровни нитратов и хлоратов. В качестве контроля микробы выращивали в тех же средах, но при атмосферном давлении Земли: 1013 миллибар.

Хотя рост был медленнее в условиях низкого давления, он все же происходил, о чем свидетельствует помутнение питательной среды (стандартный показатель роста) и биологическое восстановление нитратов и перхлоратов. Сканирующий электронный микроскоп также выявил обширное образование биопленки.

«Итак, есть довольно убедительные доказательства, указывающие на активный рост, а не просто на выживание», — говорит Робинсон. По его словам, многие предыдущие исследования продемонстрировали, что микробы могут выживать в условиях, подобных Марсу, но очень немногие из них продемонстрировали рост, и ни одно из них не продемонстрировало рост солелюбивых экстремофилов.

Но действительно ли под поверхностью Марса существуют карманы с соленой водой? «Мы не знаем, отчасти потому, что с тех пор, как миссии «Викингов» в 1976 году обнаружили возможные признаки жизни, другие миссии избегали наиболее перспективных районов», — говорит Робинсон. «Они специально избегали мест, которые считались потенциально обитаемыми, потому что мы не хотим заражать регионы, где может быть жизнь, нашими собственными космическими кораблями и спускаемыми модулями».

Удивительно, что любой земной микроб вообще может расти в таких условиях, говорит член команды Скотт Перл из Музея естественной истории Лос-Анджелеса, учитывая, что нигде на поверхности Земли нет такого низкого давления. Но если бы жизнь действительно возникла на Марсе миллиарды лет назад, когда условия были более благоприятными, у нее было бы достаточно времени, чтобы адаптироваться к таким условиям, говорит он.

Однако используемая комбинация давления и температуры могла быть выше, чем на Марсе, и команда добавила дрожжевой экстракт в питательную среду в качестве источника углерода. "Таким образом, питательная среда похожа на Марс в том смысле, что она имеет высокую соленость и содержание в ней хлоратов и нитратов. Но она не похожа на Марс в том смысле, что мы даем сложный источник углерода, которого сегодня на Марсе не найти", - говорит Робинсон. «Это отправная точка для будущих экспериментов».

В этих экспериментах команда планирует заменить дрожжевой экстракт ацетатом, потенциальным источником углерода, который, как полагают, сегодня находится на Марсе.

Шон МакМахон из Эдинбургского университета (Великобритания) говорит, что температура на поверхности Марса может превышать 21°C в течение дня. "Но здесь давление составляет всего от 6 до 12 миллибар. Разница значительна, потому что в реальном диапазоне вода не может оставаться жидкой. Нет жидкой воды - нет жизни".

Под поверхностью, где давление может достигать 24 миллибар, температура значительно ниже нуля, говорит МакМахон.

Робинсон считает, что условия, использованные в исследовании, вполне приемлемы на Марсе. Но команда уже изучает, могут ли холодолюбивые галофилы расти при температуре от 0 до 4°C и давлении от 7 до 12 миллибар, говорит он.

Существует также вопрос о том, какой постоянный источник пищи может быть для микробов на Марсе. Наиболее вероятным источником является углекислый газ в атмосфере: микробы, называемые метаногенами, могут питаться CO2 и выделять метан, что было обнаружено на Марсе. По словам Робинсона, на Земле есть несколько солелюбивых метаногенов, которые команда надеется попытаться вырастить в условиях, подобных Марсу.