Эксперимент на Международной космической станции (МКС) приоткрывает завесу тайны, как жизнь может передаваться от планеты к планете.
В 2015 году робот-манипулятор на МКС установил несколько панелей с микробами на внешнюю поверхность станции. В эксперименте у бактерий не было никакой защиты от внешнего ультрафиолетового, гамма и рентгеновского излучений, вакуума и перепадов температуры. Так исследователи изучали, как долго и каким образом микробы могут выжить в таких условиях.
Микробиологи десятилетиями исследовали экстремофилов. Это организмы, способные выживать в экстремальных условиях. Некоторые такие бактерии могут жить в космосе в течение нескольких дней, другие — нескольких лет, но при условии, что они находятся под защитой от прямого космического излучения, например, внутри метеоритов или комет. На основе этих данных учёные считают, что жизнь способна перемещаться от планеты к планете только в таких каменных глыбах. Но новые исследования показывают, что бактерии Deinococcus radiodurans могут выжить после трёх лет прямого воздействия космического излучения. Исходя из этого, микробам вовсе не обязательно находиться внутри космических камней, чтобы защититься от условий открытого космоса.
Эксперимент проводился на наружней поверхности японского модуля Кибо на МКС, куда его доставила ракета Falcon 9 от SpaceX. Перед тем как отправить образцы бактерий в космос, учёные подвергали их космическим условиям в земных лабораториях в течение 5 лет. Микробы продемонстрировали удивительную устойчивость к сильному радиационному облучению и скачкам температур.
На станцию доставили три панели с бактериями: одна была предназначена для годового расположения вне станции, вторая — для двухгодового, третья — трёхлетнего. В каждой панели были две алюминиевые плитки с нанесёнными на них 20 небольшими лунками, которые содержали разное количество микробов. Одна плитка была обращена в космос, другая направлена на Международную космическую станцию.
В результате бактерии семейства Deinococcus radiodurans выжили после всех трёх лет эксперимента. Чтобы сделать это, они образовали слоистую структуру, позволив внешним микробам погибнуть и стать барьером, укрывающим внутренние бактерии от космической радиации. Подобным образом цианобактерии — одни из самых старых форм жизни на Земле — противостоят интенсивному солнечному излучению.
Помимо образования слоистой структуры, бактерии Deinococcus radiodurans способны защищаться от повреждения своей ДНК. Их генетический код синтезирует уникальные белки, которые в свою очередь могут восстанавливать их ДНК. Известно, что клетки человека несут в себе две копии ДНК, а большинство клеток микробов вовсе одну копию. Но данные экстремофилы могут содержать в себе до 10 избыточных копий, что увеличивает производство белков, восстанавливающих ДНК, которая могла повредиться от радиации. Такой защитный механизм в сочетании с умением создавать слоистые структуры позволяет бактериям поддерживать жизнедеятельность, находясь под воздействием радиации, уровень которой в 200 раз превышает земную.
Проследив, как каждый следующий год, проведённый в космосе, влияет на микробов, исследователи предположили, что незащищенные Deinococcus radiodurans могут выжить от 2 до 8 лет. Этого вполне хватает для путешествия от Марса до Земли. Тихоходки, например, могут прожить под прямым космическим воздействием около 10 дней.
Исходя из результатов исследования учёные выдвигают новую гипотезу — массопанспермию, согласно которой микробы могли прибыть на Землю не в камнях, как говорит литопанспермия, а в комках из самих себя. Однако научное сообщество задаётся вопросом, как эти комки противостояли экстремальным условиям при входе в атмосферу Земли. Чтобы ответить на эти вопросы, исследователи намерены провести ещё больше подобных экспериментов на более дальних расстояниях от Земли, например, на окололунной орбите на борту международной станции Lunar Gateway, которую начнут строить в скором будущем.
Ранее учёные Института медико-биологических проблем РАН проводили эксперимент «Биориск», где условиям космоса подвергались различные биологические объекты: грибы, растения, микробы. Но в этом эксперименте образцы были защищены от солнечного ультрафиолета листом металла. Позже, в эксперименте «Тест», исследователям удалось обнаружить образцы ДНК бактерий на поверхности МКС, которые попали в космос каким-то собственным путем.
Автор: Радмир Якубов
