Революция в колонизацията на Марс: Микроби ще произвеждат кислород от марсиански прах

Екстремофилите са любимият инструмент на астробиолозите. Но те не само са полезни за разбирането на видовете екстремни среди, в които животът може да оцелее, но понякога са полезни и като истински инструменти, които създават материали, необходими за друг живот – като кислород – в тези екстремни среди.

Неотдавнашна статия на Даниела Били от Римския университет Tor Vergata, публикувана под формата на предварително копие в Acta Astronautica, разглежда как един конкретен екстремофил изпълнява ролята едновременно на полезен обект за изследване и полезен инструмент.

Този екстремофил е цианобактерия, която се нарича Chroococcidiopsis. За съжаление, биолозите нямат същата склонност към съкращаване на имената като астрономите, но ние ще я наричаме Chroo за по-кратко.

Chroo произхожда от пустинята, като образци са открити в Азия, Северна Америка и дори в Антарктида, голяма част от която всъщност е пустиня, въпреки постоянния сняг.

Като се имат предвид нейните сурови характеристики, няколко проучвания вече разглеждат различни аспекти на Chroo и последиците от това как животът може да оцелее на другите планети – или в самото космическо пространство.

Два експеримента – BIOlogy and Mars EXperiment (BIOMEX) и много по-хладно звучащият експеримент Biofilm Organisms Surfing Space (BOSS) – използваха модула Exposing Organisms to a Space Environment (EXPOSE) на МКС.

По същество тези експерименти излагат Chroo на суровите условия на откритото пространство, за да се види доколко добре оцелява. Всеки от тях продължил около година и половина.

BIOMEX се фокусира върху отделните клетки, а BOSS – върху биофилмите. И при двата експеримента бе отбелязано, че ултравиолетовата радиация е най-големият убиец на клетките, и при двата експеримента бе отбелязано, че дори и някаква основна защита предлага огромни ползи за клетките под нея.

В случая на BIOMEX тази защита е била осигурена от тънък слой скала или реголит, докато в случая на BOSS тя е била под формата на най-горния слой клетки в биофилма, които са се жертвали и са се превърнали в импровизиран защитен слой, блокиращ достъпа на ултравиолетовите лъчи до по-ниските нива.

Може би още по-впечатляващо е, че когато Chroo са върнати на Земята след експеримента BIOMEX, те са рехидратирани, тъй като преди експеримента им е била отстранена водата.

Но учените забелязали, че техните механизми за възстановяване на ДНК са били в състояние да поправят претърпените от тях увреждания. Още по-впечатляващо е, че в бъдещите поколения не са се увеличили мутациите в сравнение с контролния щам, който е останал на Земята.

С други думи, механизмите за възстановяване на ДНК на Chroo са били толкова ефективни, че те са били в състояние да се възстановят след година и половина излагане на пряка космическа радиация без никаква защита и да се върнат не по-малко изтощени.

Но космосът не е единственото място за провеждане на тези екстремофилни експерименти. Проведени са и няколко теста на Земята. При един експеримент проба от Chroo е облъчена с почти 24 kGy гама радиация – 2400 пъти повече от смъртоносната за човека. Удивително е, че Chroo са оцелели, но за съжаление не са се превърнали в зелено чудовище.

При друг експеримент са използвани още по-високи нива на гама радиация. Въпреки че в крайна сметка тя убива Chroo, биомаркерите като каротеноидите продължават да се откриват дори след смъртта на цианобактериите, което ги прави добър кандидат за търсене на изчезнал живот на места като Марс.

Допълнителен тест на Земята показа, че Chroo може да оцелее при температури на замръзване, подобни на тези, които могат да бъдат открити на Европа или Енцелад. Достигайки температури от -80 °C, бактериите изглежда са се вкаменили, оставяйки в спящо, стъкловидно състояние, от което ще се събудят, когато условията се подобрят.

Но това не е всичко, което Chroo може да прави – тя може да живее на лунната и марсианската почва и да произвежда кислород, използвайки само тях и фотосинтезата. Тя дори може да оцелее при високото ниво на перхлорати, открити в марсианската почва, което е проблемно за множество земни форми на живот, като „регулира“ своите гени за възстановяване на ДНК, които противодействат на уврежданията, причинени от перхлоратите.