Есть ли жизнь на Марсе? Если это там, это, вероятно, микроскопическое и действительно жесткое; способен выдерживать низкие температуры, низкое давление и очень мало воды. Эти микробы расширяют спектр мест обитания, которые могут поддерживать жизнь в нашей Солнечной системе, и предоставят ученым новые характеристики, которые нужно искать при изучении Красной планеты.
По мнению исследовательской группы астрономов и микробиологов, класс особенно выносливых микробов, обитающих в самых суровых земных условиях, может процветать на холодном Марсе и других холодных планетах.
В двухлетнем лабораторном исследовании исследователи обнаружили, что некоторые адаптированные к холоду микроорганизмы не только выживают, но и размножаются при температуре 30 градусов по Фаренгейту, чуть ниже точки замерзания воды. Микробы также разработали защитный механизм, который защищал их от низких температур. Исследователи являются членами уникального сотрудничества астрономов из Научного института космического телескопа и микробиологов из Центра морской биотехнологии Института биотехнологии Университета Мэриленда в Балтиморе, штат Мэриленд. Их результаты представлены на сайте Международного журнала астробиологии.
«Низкий температурный предел для жизни особенно важен, поскольку как в солнечной системе, так и в галактике Млечный путь холодные среды встречаются гораздо чаще, чем горячие», - сказал Нил Рид, астроном из Научного института космического телескопа и руководитель Исследовательская команда. «Наши результаты показывают, что самые низкие температуры, при которых эти организмы могут процветать, попадают в диапазон температур, наблюдаемых на современном Марсе, и могут обеспечить выживание и рост, особенно под поверхностью Марса. Это может расширить область обитаемой зоны, области, в которой может существовать жизнь, до более холодных, похожих на Марс планет ».
Большинство звезд в нашей галактике холоднее нашего Солнца. Зона вокруг этих звезд, которая подходит для температур, подобных Земле, будет меньше и уже так называемой обитаемой зоны вокруг нашего Солнца. Следовательно, большинство планет, вероятно, будет холоднее Земли.
В своем двухлетнем исследовании ученые проверили самые холодные пределы температуры для двух типов одноклеточных организмов: галофилов и метаногенов. Они входят в группу микробов, которые в совокупности называются экстремофилами, так называемыми, потому что они живут в горячих источниках, кислых полях, соленых озерах и полярных ледяных шапках в условиях, которые убивают людей, животных и растения. Галофилы процветают в соленой воде, такой как Большое Соленое озеро, и имеют системы восстановления ДНК, чтобы защитить их от чрезвычайно высоких доз радиации. Метаногены способны расти на простых соединениях, таких как водород и углекислый газ, для производства энергии и могут превращать свои отходы в метан.
Галофилы и метаногены, использованные в экспериментах, происходят из антарктических озер. В лаборатории галофилы показали значительный рост до 30 градусов по Фаренгейту (минус 1 градус Цельсия). Метаногены были активны до 28 градусов по Фаренгейту (минус 2 градуса по Цельсию).
«Мы расширили нижние пределы температуры для этих видов на несколько градусов», - сказал Шиладитя ДасСарма, профессор и руководитель группы в Центре морской биотехнологии, Институт биотехнологии Университета Мэриленда. «У нас было ограниченное количество времени для выращивания организмов в культуре, порядка нескольких месяцев. Если бы мы могли продлить время роста, я думаю, что мы могли бы снизить температуры, при которых они могут выжить еще больше. Культура рассола, в которой они выращиваются в лаборатории, может оставаться в жидкой форме до минус 18 градусов по Фаренгейту (минус 28 градусов по Цельсию), поэтому существует потенциал для значительно более низких температур роста ».
Ученые также были удивлены, обнаружив, что галофилы и метаногены защищают себя от низких температур. Некоторые арктические бактерии демонстрируют похожее поведение.
«Эти организмы легко адаптируются, и при низких температурах они образуют клеточные агрегаты», - объясняет DasSarma. «Это был поразительный результат, который предполагает, что клетки могут« слипаться », когда температура становится слишком холодной для роста, обеспечивая способы выживания как популяции. Это первое обнаружение этого явления у антарктических видов экстремофилов при низких температурах ».
Ученые выбрали этих экстремофилов для лабораторных исследований, потому что они потенциально имеют отношение к жизни на холодном, сухом Марсе. Галофилы могут процветать в соленой воде под поверхностью Марса, которая может оставаться жидкой при температуре значительно ниже 32 градусов по Фаренгейту (0 градусов по Цельсию). Метаногены могут выжить на планете без кислорода, такой как Марс. Фактически, некоторые ученые предположили, что метаногены производили метан, обнаруженный в атмосфере Марса.
«Это открытие демонстрирует, что тщательные научные исследования известных экстремофилов на Земле могут дать ключ к пониманию того, как жизнь может выжить в других местах вселенной», - сказал DasSarma.
Затем исследователи планируют составить карту полного генетического плана для каждого экстремофила. Инвентаризация всех генов позволит ученым определить функции каждого гена, например определить гены, защищающие организм от холода.
Многие экстремофилы - это эволюционные реликвии, называемые археями, которые, возможно, были одними из первых поселенцев на Земле 3,5 миллиарда лет назад. Эти сильные экстремофилы могут выжить во многих местах вселенной, включая некоторые из примерно 200 миров вокруг звезд за пределами нашей солнечной системы, которые астрономы обнаружили за последнее десятилетие. Эти планеты находятся в широком диапазоне сред: от так называемых «горячих Юпитеров», которые вращаются вокруг своих звезд и где температура превышает 1800 градусов по Фаренгейту (1000 градусов по Цельсию), до газовых гигантов на орбитах, подобных Юпитеру, где температуры около минус 238 градусов по Фаренгейту (минус 150 градусов по Цельсию).
Ученые задаются вопросом: какие планеты могут быть гостеприимными для жизни? Ключевым фактором выживания организма является определение верхнего и нижнего пределов температуры, при которых он может жить.
Хотя марсианские погодные условия экстремальны, планета имеет некоторые сходства с самыми экстремально холодными регионами Земли, такими как Антарктида. Недавние исследования окружающей среды Антарктики, которые долгое время считались практически бесплодными, выявили значительную микробную активность. «Археи и бактерии, которые приспособились к этим экстремальным условиям, являются одними из лучших кандидатов на земные аналоги потенциальной внеземной жизни; Понимание их адаптивной стратегии и ее ограничений даст более глубокое понимание фундаментальных ограничений диапазона гостеприимных условий », - сказал DasSarma.
Исследования группы были поддержаны за счет грантов Фонда дискреционных исследований директора Научного института космического телескопа, Национального научного фонда и Австралийского исследовательского совета.
Научный институт космического телескопа эксплуатируется для НАСА Ассоциацией университетов по исследованию астрономии, Inc., Вашингтон.
В одном из пяти центров, составляющих Институт биотехнологии Университета Мэриленда (UMBI) и Центр морской биотехнологии, расположенный во внутренней гавани Балтимора, работают исследователи, которые применяют инструменты современной биологии и биотехнологии для изучения, защиты и улучшения морских и устьевых ресурсов.
С исследовательскими центрами в Балтиморе, Роквилле и Колледж-Парке Институт биотехнологии Университета Мэриленда является новейшим из 13 институтов, формирующих Университетскую систему Мэриленда. У UMBI 85 преподавателей, занимающих высокие посты, и бюджет 2006 года в размере 60 миллионов долларов. По случаю 20-летия учреждения в штате Мэриленд и во всем мире UMBI возглавляет микробиолог и бывший исполнительный директор по биотехнологии доктор Дженни С. Хантер-Севера. Для получения дополнительной информации посетите http://www.umbi.umd.edu.
Первоисточник: Пресс-релиз Хаббла
