Сотрудники кафедры биологии почв факультета почвоведения МГУ впервые изучили влияние перхлоратов высокой концентрации на земные аналоги гипотетических микробных сообществ Марса. Выяснилось, что высокая концентрация перхлоратов не приводит к гибели, а способствует увеличению численности многих микроорганизмов. Это свидетельствует в пользу возможности выживания микроорганизмов земного типа в реголите Марса. Работа опубликована в журнале International Journal of Astrobiology.
Одним из основных препятствий для развития земных микроорганизмов в условиях Марса является дефицит жидкой воды. Среднегодовая температура на планете около –50 °С с колебаниями примерно от –150 °С до +30 °С в зависимости от региона, сезона, времени суток. При низких температурах вода находится в виде льда, при повышении же температуры вода сублимирует, т.е. сразу превращается в пар, так как атмосферное давление на Марсе примерно в 100 раз ниже земного.
Благодаря космическим миссиям было установлено, что в реголите (остаточный грунт – продукт космического выветривания породы на месте) Марса присутствуют перхлораты в концентрациях около 0,5–1%. Ученые предполагают, что перхлораты могут способствовать образованию и сохранению жидкой воды на Марсе, так как их растворы имеют низкие температуры замерзания. Формирование относительно недавно обнаруженных на Марсе геоморфологических структур, похожих на потоки, а также подповерхностных водоемов может быть связано с образованием перхлорат-содержащих растворов. В то же время перхлораты – сильные окислители, и они могут быть губительны для микроорганизмов. Ранее проведенные исследования показали, что некоторые микроорганизмы могут расти в присутствии очень высоких концентраций перхлоратов (более 10%). Тем не менее пределы устойчивости микроорганизмов к перхлоратам не определены. Подобные исследования ранее проводились с отдельными микроорганизмами, в то время как микроорганизмы, как правило, существуют в виде микробных сообществ, в которых разные организмы взаимодействуют как между собой, так и с неоднородной окружающей средой.
Сотрудники факультета почвоведения МГУ изучили влияние перхлоратов в высоких концентрациях (5%) на микробные сообщества пустынной почвы и древней мерзлой породы. Подобные микробные сообщества рассматриваются как земные аналоги гипотетических микробных сообществ Марса, так как существуют в экстремальных условиях. Образцы почв и пород увлажнялись раствором перхлоратов или водой, затем инкубировались в течение 10 суток, после чего в образцах были исследованы численность и разнообразие микроорганизмов. Ученые использовали методы культивирования, эпифлуоресцентной микроскопии, флуоресцентной гибридизации in situ, мультисубстратного тестирования, газовой хромато-масс-спектрометрии липидов. Подготовка и инкубация образцов и большинство микробиологических анализов выполнены в МГУ.
Оказалось, что присутствие столь высокой концентрации перхлоратов не привело к гибели микробного сообщества. Более того, наблюдалось увеличение численности многих микроорганизмов и сохранение большого биоразнообразия, сравнимого с таковым в образцах без перхлоратов. «Таким образом, показано, что присутствие 5% перхлората в почвах и породах не приводит к гибели или существенному ингибированию микробных сообществ. Это свидетельствует в пользу возможности выживания микроорганизмов земного типа в реголите Марса», – рассказал Владимир Чепцов, младший научный сотрудник лаборатории почвенной микробиологии факультета почвоведения МГУ.
Результаты подобных исследований необходимы для оценки возможности обнаружения жизни на различных космических объектах, для выбора регионов и/или типов пород и форм рельефа, где возможно обнаружение организмов или их следов. Это, в свою очередь, требуется для планирования космических миссий, разработки методов и оборудования для этих миссий, а также для разработки мер планетарного карантина (т.е. предотвращения загрязнения других планет и спутников земными микроорганизмами и наоборот).
«В дальнейшем мы планируем исследовать влияние более высоких концентраций перхлоратов на микробные сообщества и определить предельные концентрации, при которых возможно выживание микробных сообществ», – добавил Владимир Чепцов.
Одним из основных препятствий для развития земных микроорганизмов в условиях Марса является дефицит жидкой воды. Среднегодовая температура на планете около –50 °С с колебаниями примерно от –150 °С до +30 °С в зависимости от региона, сезона, времени суток. При низких температурах вода находится в виде льда, при повышении же температуры вода сублимирует, т.е. сразу превращается в пар, так как атмосферное давление на Марсе примерно в 100 раз ниже земного.
Благодаря космическим миссиям было установлено, что в реголите (остаточный грунт – продукт космического выветривания породы на месте) Марса присутствуют перхлораты в концентрациях около 0,5–1%. Ученые предполагают, что перхлораты могут способствовать образованию и сохранению жидкой воды на Марсе, так как их растворы имеют низкие температуры замерзания. Формирование относительно недавно обнаруженных на Марсе геоморфологических структур, похожих на потоки, а также подповерхностных водоемов может быть связано с образованием перхлорат-содержащих растворов. В то же время перхлораты – сильные окислители, и они могут быть губительны для микроорганизмов. Ранее проведенные исследования показали, что некоторые микроорганизмы могут расти в присутствии очень высоких концентраций перхлоратов (более 10%). Тем не менее пределы устойчивости микроорганизмов к перхлоратам не определены. Подобные исследования ранее проводились с отдельными микроорганизмами, в то время как микроорганизмы, как правило, существуют в виде микробных сообществ, в которых разные организмы взаимодействуют как между собой, так и с неоднородной окружающей средой.
Сотрудники факультета почвоведения МГУ изучили влияние перхлоратов в высоких концентрациях (5%) на микробные сообщества пустынной почвы и древней мерзлой породы. Подобные микробные сообщества рассматриваются как земные аналоги гипотетических микробных сообществ Марса, так как существуют в экстремальных условиях. Образцы почв и пород увлажнялись раствором перхлоратов или водой, затем инкубировались в течение 10 суток, после чего в образцах были исследованы численность и разнообразие микроорганизмов. Ученые использовали методы культивирования, эпифлуоресцентной микроскопии, флуоресцентной гибридизации in situ, мультисубстратного тестирования, газовой хромато-масс-спектрометрии липидов. Подготовка и инкубация образцов и большинство микробиологических анализов выполнены в МГУ.
Оказалось, что присутствие столь высокой концентрации перхлоратов не привело к гибели микробного сообщества. Более того, наблюдалось увеличение численности многих микроорганизмов и сохранение большого биоразнообразия, сравнимого с таковым в образцах без перхлоратов. «Таким образом, показано, что присутствие 5% перхлората в почвах и породах не приводит к гибели или существенному ингибированию микробных сообществ. Это свидетельствует в пользу возможности выживания микроорганизмов земного типа в реголите Марса», – рассказал Владимир Чепцов, младший научный сотрудник лаборатории почвенной микробиологии факультета почвоведения МГУ.
Результаты подобных исследований необходимы для оценки возможности обнаружения жизни на различных космических объектах, для выбора регионов и/или типов пород и форм рельефа, где возможно обнаружение организмов или их следов. Это, в свою очередь, требуется для планирования космических миссий, разработки методов и оборудования для этих миссий, а также для разработки мер планетарного карантина (т.е. предотвращения загрязнения других планет и спутников земными микроорганизмами и наоборот).
«В дальнейшем мы планируем исследовать влияние более высоких концентраций перхлоратов на микробные сообщества и определить предельные концентрации, при которых возможно выживание микробных сообществ», – добавил Владимир Чепцов.