Коллектив российских ученых из Объединенного института высоких температур РАН, Института медико-биологических проблем РАН, Центрального научно-исследовательского института машиностроения, РККК «Энергия», АО «НПО Лавочкина» и Института биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН при участии российских космонавтов на базе Международной космической станции завершили эксперимент «Тест», целью которого стало исследование возможности выживания различных микроорганизмов в открытом космосе на протяжении длительного времени.
Внешняя поверхность МКС, которая находится на орбите более 20 лет, представляет собой идеальную экспериментальную платформу для изучения выживания микроорганизмов в космическом пространстве. Ранее на внешней поверхности МКС неоднократно проводились эксперименты с целью изучения устойчивости различных биологических объектов и микроорганизмов к многочисленным поражающим факторам околоземного космического пространства, таким как вакуум, солнечная радиация, космическое излучение, резкая смена температур. В ходе этих экспериментов биологические объекты изолировали от внешних воздействий с помощью различных мембран, фильтров или стекла, что не позволяло в полной мере изучить эффекты воздействия на них космического пространства. При этом за время эксплуатации МКС было обнаружено, что внешняя поверхность модулей загрязнена так называемой «космической пылью». В связи с этим одной из важных задач стало изучение физико-химических свойств микроорганизмов при взаимодействии с этой пылью.
Первый этап эксперимента «Тест» был проведен на МКС в 2010 году. Результаты биологических исследований первого этапа продемонстрировали наличие биологических объектов в отобранных пробах «космической пыли»: исследования показали, что наиболее часто встречались ДНК архей, споровых бактерий и грибов. Однако выявление единичных жизнеспособных штаммов не дало ответа на вопрос о продолжительности и факторах их выживания в условиях космоса.
Для того, чтобы найти ответ на этот вопрос, был проведен второй этап эксперимента «Тест». Для этого были отобраны виды микроорганизмов для изучения продолжительности их выживания в условиях космической радиации и других поражающих факторов: по итогам предварительных испытаний были выбраны спорообразующие бактерии и грибы, ранее выделенные на внутренней и внешней поверхностях МКС, а также штаммы архей из Всероссийской коллекции микроорганизмов. Отобранные микроорганизмы были размещены на фрагментах ваты, закрепленных на металлических стержнях в открытом космосе вблизи МКС. Особенность такого экспонирования состоит в том, что культуры микроорганизмов находились безо всякой защиты от воздействия физических факторов околообъектовой среды в открытом космическом пространстве.
В ходе двухлетнего эксперимента было установлено, что спорообразующие бактерии вида Bacillus subtilis, грибы вида Aureobasidium pullulans и археи вида Methanosarcina mazei S-6 T способны выживать в открытом космосе, а их численность снижалась равномерно независимо от принадлежности микроорганизмов к разным таксономическим группам. По мнению ученых, основными факторами столь длительного выживания могли стать обезвоживание и частичная лиофилизация в вакууме околоземного космоса.
После завершения каждого из этапов экспозиции на внешней стороне МКС (12 и 24 месяца соответственно) микроорганизмы были доставлены в лабораторию в герметичных контейнерах. Было обнаружено, что в первый год количество бактерий, архей и грибов снизилось на 3 порядка, а на второй год еще на 2 порядка по сравнению с первым годом. При этом исследования микроорганизмов после 24-месячного воздействия показали неожиданное образование кистоподобных клеток с многослойной утолщенной клеточной мембраной, что никогда ранее не наблюдалось у штаммов этих видов на Земле, а также у контрольных штаммов. У 30% штаммов грибов A. pullulans была выявлена специфическая особенность популяционной изменчивости, а именно повысилась устойчивость к радиационному воздействию после двух лет пребывания в открытом космосе.
По мнению ученых, результаты таких экспериментов в будущем позволят ответить на вопросы панспермии (гипотезы о возможности переноса живых организмов через космическое пространство), а также демонстрируют потенциальную возможность переноса биологических объектов и структур с Земли на другие планеты на космических аппаратах.
В настоящее время эксперимент «Тест» продолжается. В ближайшее время космонавты будут брать пробы и проводить химический анализ пробников, которые провели на борту МКС 3 года.