Лишайники – справжні першопрохідці, які здатні закріпитися навіть у надзвичайно суворих умовах, де життя майже неможливе. З часом вони можуть підготувати основу для перетворення кам'янистих полів, піску чи навіть дахів у різноманітні екосистеми.
А чому б не Марс?
Група біологів з Ягеллонського університету в Польщі та Польської академії наук провела експеримент у Космічному дослідницькому центрі Польської академії наук, щоб з'ясувати, які фізичні та біохімічні властивості можуть допомогти лишайникам вижити в марсіанських умовах, залишаючись при цьому метаболічно активними.
"Наше дослідження вперше демонструє, що метаболізм грибкового партнера в симбіозі лишайника залишався активним у середовищі, подібному до поверхні Марса", – пояснює провідний автор Кая Скубала, ботанік Ягеллонського університету.
"Ці результати розширюють наше розуміння біологічних процесів у змодельованих марсіанських умовах та показують, як гідратовані організми реагують на іонізуюче випромінювання – один із найкритичніших викликів для виживання та заселеності Марса."
Лишайники – це унікальні організми,
в яких гриб і водорість або ціанобактерія утворюють колонію, здатну виживати в умовах, що були б згубними для кожного з партнерів окремо.
У несприятливі часи вони можуть впадати в стан сплячки, а при контакті з водою – відновлювати активність та ріст. Як і тихоходи, що іноді мешкають у їхніх ущелинах, лишайники є перспективними кандидатами для досліджень позаземного виживання.
Оскільки ці симбіотичні організми є нерозривно пов'язаними, кожен вид лишайника вважається окремим біологічним видом. У цьому марсіанському експерименті було досліджено два види: блідий, корковий Diploschistes muscorum і темний, гіллястий Cetraria aculeata що нагадує морські водорості.
Кожен лишайник спершу активували легким зволоженням, а потім помістили у вакуумну камеру на п'ять годин. Перші дві години температура відповідала марсіанському дню – 18°C, а потім поступово опускалася до -26°C, імітуючи марсіанську ніч.
Газова суміш, що на 95% складалася з вуглекислого газу, імітувала атмосферу Марса, а рівень вологості коливався від 8 до 32%. Атмосферний тиск був надзвичайно низьким – від 5 до 7 мбар (понад 1000 мбар нижче,
ніж на рівні моря на Землі).
Раніше вже досліджувалося, як лишайники справляються з марсіанським рівнем УФ-випромінювання та іншими екстремальними факторами, тому в цьому експерименті вчені зосередилися на впливі іонізуючого рентгенівського випромінювання.
Лишайники піддали дозі 50 грей рентгенівського випромінювання, що відповідає тому, яке Марс отримує протягом року від сонячних частинок і спалахів. На відміну від Землі, Марс не має глобального магнітного поля, яке захищало б його від такого впливу.
Лише один із досліджених лишайників вижив у цих умовах – D. muscorum На думку дослідників, його щільний корковий шар, насичений кристалами оксалату кальцію, міг забезпечити додатковий захист від радіації.
"Хоча оксалат кальцію має відносно низьке атомне число, що робить його менш ефективним у поглинанні рентгенівських променів, густі кристалічні відкладення на поверхні могли взаємодіяти з низькоенергетичним рентгенівським випромінюванням, частково поглинаючи його енергію", – пишуть автори.
Другий вид, C. aculeata хоча і відомий своєю витривалістю в арктичних і антарктичних умовах,
не зміг адаптуватися до марсіанських випробувань.
Вчені очікували, що меланінові пігменти, які надають цьому лишайнику темний колір, захистять його від ультрафіолетового випромінювання, а також допоможуть у боротьбі з іонізуючою радіацією. Однак C. aculeata зазнав значного стресу від рентгенівських променів: його клітинні мембрани пошкодилися, ферменти вийшли з ладу, а рівень перекису водню зріс.
Помітно, що цей лишайник не містить оксалату кальцію, що, ймовірно, і стало ключовим фактором його невдачі.
Чи варто нам взагалі переносити земні види в незвідані середовища заради власних експериментів – це окреме етичне питання. Людство має не найкращу репутацію у втручанні в природні екосистеми.
Та навіть якщо ця ідея здається перспективною, слід пам'ятати: лабораторні симуляції – це лише мала частина реальних випробувань, які чекають на будь-яку форму життя на Марсі.
"Зрештою, це дослідження поглиблює наше розуміння адаптації лишайників та їхнього потенціалу колонізації позаземних середовищ", – підсумовує Скубала.
Це дослідження було опубліковано в журналі IMA Fungus.
