ИСТИНА

Для планирования космических миссий, имеющих астробиологические задачи, важен обоснованный выбор объектов исследования. В связи с этим для поиска возможных мест обитания или сохранения живых организмов необходимы эксперименты по лабораторному моделированию воздействия условий, максимально приближенных к условиям целевого астробиологического поиска, на жизнеспособность земных организмов. Одним из наиболее перспективных астробиологических объектов является Марс. Данное исследование было ориентировано на оценку возможной длительности сохранения покоящихся клеток микроорганизмов в составе естественных микробных сообществ в марсианском реголите. Мы исследовали совместное воздействие радиации, низкой температуры и низкого давления на сообщества микроорганизмов, населяющих экстремальные, но принципиально различные по генезису и физико-химическим условиям местообитания. Объектами исследования послужили образцы древней (возрастом 1.8-2 млн. лет) вечномерзлой породы Арктики (Восточная Сибирь, Колымская низменность), вечномерзлые породы Антарктики, а также почвы пустыни Негев (Израиль) и горной пустыни у подножия Атласа (Марокко), как условные природные аналоги марсианского реголита. Проведено облучение этих образцов гамма-излучением в градиенте доз от 1 Гр до 1 МГр в условиях низкого давления (1 торр) и низкой температуры (-50°С), т.е. смоделированы основные физические параметры поверхностного слоя реголита Марса, защищенного от ультрафиолетового излучения, с учетом накопления дозы во времени. Получены экспериментальные данные о сохранении микробными сообществами экстремальных местообитаний (гетеротрофный аэробный блок микробной экосистемы) высокой численности жизнеспособных клеток и биоразнообразия при облучении ионизирующей радиацией дозой до 1 МГр в условиях, приближенных к параметрам реголита Марса. Установлено, что во всех исследованных экотопах реакция микробных сообществ на облучение сходна: часть популяций переходит в некультивируемое (возможно, покоящееся) состояние, другая часть, напротив, активизируется. Следствием этих процессов является перестройка таксономической структуры сообществ. При этом, как правило, происходит некоторое угнетение отдельных доминантных и субдоминантных популяций, что создает условия для роста минорных видов. Однако в целом структура сообщества и его биоразнообразие сохраняются. Наибольшую устойчивость и активность проявили бактерии родов Deinococcus, Methylococcus, Clostridium и Arthrobacter. В работе показано, что после воздействия экстремальных нагрузок сообщества сохранили высокое функциональное разнообразие и метаболическую активность. Экстраполяция доз излучения, примененных в эксперименте, на интенсивность излучения в поверхностном слое марсианского реголита (Pavlov et al., 2012; Dartnell et al., 2007; Hassler et al., 2014) позволяет предполагать возможность сохранения потенциальных внеземных микробных сообществ в анабиотическом состоянии в течение не менее 13-20 млн. лет в грунте Марса в условиях близких к современным. Такой результат дает экспериментально подтвержденные основания для более оптимистичного анализа потенциального существования биосфер на целом ряде объектов Солнечной системы. Настоящее исследование в целом расширяет существующие представления о пределах устойчивости биосистем и подтверждает важность роли естественной среды для обеспечения выживания микроорганизмов при экстремальных нагрузках. Следует отметить, что максимальные экстремальные воздействия, примененные в эксперименте, не привели к стерилизации образцов, и выяснение пределов устойчивости природных микробных сообществ является следующим этапом работы. Результаты исследования могут быть применены при планировании астробиологических миссий (выбор мест высадки посадочных модулей), при разработке приборов для автоматического поиска жизни вне Земли, для коррекции карантинных мер в планетных исследованиях с учетом диапазона устойчивости микробных сообществ земного типа к экстремальным воздействиям, а также при планировании исследований и мероприятий по освоению и терраформированию планетных тел. Изучение механизмов поддержания устойчивости биосистем и отдельных организмов в естественной среде обитания открывает новые перспективы для развития биотехнологий. Работа поддержана грантом РФФИ №13-04-01982-а и Программами Президиума РАН №28 и №22. Литература: Dartnell L.R., Desorgher L., Ward J.M., Coates A.J. Martian subsurface ionising radiation: biosignatures and geology // Biogeosciences, 2007, V. 4, pp. 545–558. 1. Hassler D.M., Zeitlin C., Wimmer-Schweingruber R.F., Ehresmann B., Rafkin S., Eigenbrode J.L., Brinza D.E., Weigle G., Böttcher S., Böhm E., Burmeister S., Guo J., Köhler J., Martin C., Reitz G., Cucinotta F.A., Kim M., Grinspoon D., Bullock M.A., Posner A., Gómez-Elvira J., Vasavada A., Grotzinger J.P., MSL Science Team. Mars’ Surface Radiation Environment Measured with the Mars Science Laboratory’s Curiosity Rover // Science, 2014, Vol. 343, no. 6169, 1244797. 2. Pavlov, A. A., Vasilyev, G., Ostryakov, V. M., Pavlov, A. K., & Mahaffy, P. (2012). Degradation of the organic molecules in the shallow subsurface of Mars due to irradiation by cosmic rays. Geophysical research letters, 39(13).