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.