Staf Fakultas Biologi Universitas Negeri Lomonosov Moskow mensimulasikan kondisi latar belakang radiasi yang meningkat dalam kombinasi dengan suhu rendah, mendekati suhu Mars, dan mempelajari ketahanan mikroorganisme terhadapnya. Ternyata beberapa bakteri dan archaea yang hidup di batuan beku Arktik purba dapat eksis dalam kondisi seperti itu hingga 20 juta tahun dalam keadaan tidak aktif.
Suhu rata-rata di Mars adalah -63 ° C, tetapi di kutub pada malam hari bisa turun hingga -145 ° C. Sampai saat ini belum diketahui batasan ketahanan mikroorganisme terhadap faktor ekstrim tersebut. Dengan menggunakan batasan ini, para ilmuwan dapat menilai kemungkinan pengawetan mikroorganisme dan biomarker dalam komposisi berbagai objek di tata surya. Informasi ini diperlukan untuk merencanakan misi antariksa astrobiologis, yang karenanya penting untuk mendekati pemilihan objek dan wilayah studi serta pengembangan metode untuk mendeteksi kehidupan secara hati-hati.
Bagaimana mikroba bertahan hidup di Mars
Dalam pekerjaan ini, penulis menyelidiki radioresistensi komunitas mikroba di batuan sedimen permafrost dalam kondisi suhu rendah dan tekanan rendah. Batuan ini dianggap sebagai analog terestrial regolith - sisa tanah setelah pelapukan ruang angkasa. Para ilmuwan menyarankan bahwa potensi biosfer Mars dapat dipertahankan dalam keadaan kriopreservasi dan faktor utama yang membatasi durasi pengawetannya adalah akumulasi kerusakan radiasi oleh sel. Penentuan batas radioresistensi mikroorganisme akan memungkinkan untuk memperkirakan lamanya retensi mikroorganisme dalam regolith, termasuk pada kedalaman yang berbeda.
“Kami telah menyelidiki efek gabungan dari sejumlah faktor fisik (radiasi gamma, tekanan rendah, suhu rendah) pada komunitas mikroba batuan sedimen beku Arktik kuno. Objek alam unik telah diselidiki - batuan beku kuno yang tidak mencair selama sekitar dua juta tahun. Secara umum, kami melakukan eksperimen model yang mereproduksi kondisi kriopreservasi secara lebih lengkap di regolith Mars. Penting juga bahwa studi ini menyelidiki efek radiasi gamma dosis tinggi (100 kGy) pada viabilitas prokariota, sementara prokariota yang hidup sebelumnya tidak terdeteksi ketika diradiasi dengan dosis lebih tinggi dari 80 kGy, kata salah satu penulis artikel, Vladimir Cheptsov, mahasiswa pascasarjana Departemen Biologi. Tanah di Fakultas Biologi Universitas Negeri Moskow dinamai M. V. Lomonosov. Penelitian ini didukung oleh Russian Science Foundation (RSF) dalam kerangka proyek Bahtera Nuh,hasilnya dipublikasikan di jurnal Extremophiles.
Penghuni portal Pikabu yang populer berhasil menyampaikan perspektif atmosferik untuk bakteri kolonis masa depan
Saat mensimulasikan dampak faktor pada organisme, para ilmuwan menggunakan ruang iklim asli, yang memungkinkan menjaga tekanan rendah dan suhu rendah selama iradiasi gamma. Para penulis mencatat bahwa komunitas mikroba alami, daripada kultur mikroorganisme murni, digunakan sebagai objek model.
Video promosi:
Komunitas mikroba yang diteliti telah menunjukkan ketahanan yang tinggi terhadap efek dari kondisi simulasi lingkungan Mars. Setelah iradiasi, jumlah sel prokariotik dan jumlah sel bakteri yang aktif secara metabolik tetap pada tingkat kontrol, jumlah bakteri yang dibiakkan (bakteri yang tumbuh di media nutrisi) menurun sepuluh kali lipat, dan jumlah sel arkea yang aktif secara metabolik menurun tiga kali lipat. Selain itu, penurunan jumlah sel kultur dalam percobaan ini disebabkan oleh perubahan keadaan fisiologisnya, dan bukan oleh kematian.
Kriopreservasi: cara melestarikan kehidupan di es
Dalam sampel permafrost yang diradiasi, para ilmuwan menemukan keragaman bakteri yang tinggi, meskipun setelah iradiasi, struktur komunitas mikroba berubah secara signifikan. Secara khusus, populasi actinobacteria dari genus Arthrobacter, yang tidak terdeteksi pada sampel kontrol, mulai bertahan dalam komunitas bakteri setelah terpapar pada kondisi model. Hal ini mungkin disebabkan oleh sedikit penurunan jumlah sel populasi dominan bakteri, yang hasilnya para ilmuwan dapat mendeteksi aktinobakteri dari genus Arthrobacter. Penulis menyarankan bahwa bakteri dari genus ini lebih tahan terhadap efek kondisi yang diteliti. Ada juga penelitian lain, di mana para ilmuwan membuktikan bahwa bakteri ini menunjukkan ketahanan yang cukup tinggi terhadap efek radiasi dan radiasi ultraviolet.dan DNA mereka terawetkan dengan baik di batuan sedimen beku purba selama jutaan tahun.
“Hasil penelitian menunjukkan kemungkinan kriopreservasi jangka panjang mikroorganisme yang layak di regolith Mars. Intensitas radiasi pengion di permukaan Mars adalah 0,05-0,076 Gy / tahun dan menurun seiring dengan kedalaman. Dengan mempertimbangkan intensitas radiasi di regolith Mars, data kami menunjukkan bahwa ekosistem hipotetis Mars diawetkan dalam keadaan anabiotik di lapisan permukaan regolith (terlindung dari sinar UV) setidaknya selama 1,3-2 juta tahun, pada kedalaman dua meter - setidaknya 3,3 juta tahun, pada kedalaman lima meter - setidaknya 20 juta tahun. Data yang diperoleh juga dapat digunakan untuk menilai kemungkinan mendeteksi mikroorganisme yang layak pada objek lain di tata surya dan di dalam benda kecil di luar angkasa,”tambah ilmuwan tersebut.
Kesimpulan
Para penulis adalah orang pertama yang membuktikan kemungkinan kelangsungan hidup prokariota saat terkena radiasi pengion pada dosis di atas 80 kGy. Data yang diperoleh menunjukkan kemungkinan meremehkan radioresistensi komunitas mikroba alami dan kebutuhan untuk mempelajari efek sinergis dari kombinasi faktor asing dan ruang pada organisme hidup dan biomolekul dalam eksperimen model astrobiologi.
Pekerjaan tersebut dilakukan atas kerja sama dengan para ilmuwan dari Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences, A. F. Ioffe RAS, Universitas Politeknik Peter the Great St. Petersburg, Universitas Federal Ural dan B. P. Konstantinov dari Pusat Penelitian Nasional "Institut Kurchatov". Studi ini didukung oleh hibah dari Yayasan Sains Rusia "Yayasan Ilmiah Penciptaan Bank Penyimpanan Nasional untuk Sistem Kehidupan" (proyek "Bahtera Nuh").
Vasily Makarov
