Новое исследование указывает на то, что бактерии способны выживать в соленых химических веществах, присутствующих на Марсе, Энцеладе, Европе, Плутоне и, возможно, других местах.
Обнаружение струй и подповерхностных океанов на спутнике Юпитера Европе, органических материалов Марса и вероятных гидротермальных вентиляционных отверстий в океанах луны Сатурна Энцелад приближают человечество к нахождению чужой жизни. Такие формы должны выдерживать экстремальные условия и предыдущие исследования указывали на то, что могут существовать различные типы бактерий.
Жидкие тела на некоторых удаленных от Солнца телах обладают более низкими точками замерзания из-за химических веществ и солей, представляющих антифриз. Поэтому микробная жизнь там должна выдерживать как температуры, так и составляющие элементы. Чтобы расширить параметры жизнеспособности микробов, исследователи провели тесты с Planococcus halocryophilus – бактерии, найденные в вечной мерзлоте Арктики.
Бактерии подвергали тестам в натрии, магнии и хлориде кальция, а также растворе перхлората. Последнее представляет собою химическое соединение, способное помочь Марсу поддерживать воду в жидком состоянии в течение всего лета.
Токсично для жизни
Перхлораты относятся к токсичным веществам в больших концентрациях, поэтому ученые хотели определить, насколько и в каких концентрациях они способны препятствовать живучести бактерий. Частота выживания для бактерий в перхлорате была намного ниже, чем в других растворах. Но в температурах до -30°C ситуация улучшалась.
Самая низкая депрессия точки замерзания (растворенное вещество может снизить температуру замерзания раствора) для перхлората доходит до 50% массы всего раствора. Это невероятно высоко по сравнению с понижением температуры замерзания других хлоридов.
То есть, Марс не может поддерживать жизнь? Ученые говорят, что вероятность есть. Присутствие перхлората не исключает жизнь, так как бактерии в 10% растворе могут расти. Поверхностная марсианская почва вмещает менее 1% перхлората, но концентрации соли в растворах отличаются от концентрации в почве.
Адаптировано для выживания
Жидкие растворы перхлората можно разбавить, чтобы увеличить способность бактерий к выживанию. Но баланс между концентрацией и температурой нужно поддерживать. Места, вроде пустыни Атаками (Чили) и области Антарктиды, наделены относительно высоким уровнем перхлората. И микробы находят способы обойти эти условия.
Как правило, более низкие температуры повышают живучесть микроорганизмов, но температура не является главным фактором для всех. Тип микроба и состав химического раствора также влияют на живучесть. Анализ показал, что бактерии в растворе хлорида натрия (NaCl) умирали в течение 14 дней при комнатной температуре. При 4°C выживание увеличилось, и когда отметка добралась к -15°C, почти все бактерии выжили. NaCl наделена более высокой температурой замерзания (-21°C), чем другие соли. Бактерии в растворах магния и хлорида кальция обладали более высокой выживаемостью при -30°C.
Ученые подвергли бактерии многочисленным циклам замораживания/оттаивания от 25°C до -50°C. Марс способен претерпеть некоторые резкие температурные изменения на поверхности (суточные и сезонные). Средняя марсианская температура достигает примерно -60°C, а на полюсах падает до -125°C. Поэтому бактериям приходится приспосабливаться к экстремальным колебаниям.
Солевые растворы улучшают показатели выживаемости. Когда бактерии подвергаются стрессу, то наделены ударными реакциями. Они создают конкретные белки, помогающие регулировать, выживать и справляться с вредной средой. Добавление 10% хлорида натрия сократило уровень микробной смерти от 20% до 7%.
Выживание против роста
Исследование раскрывает возможности внеземных микробов, но здесь подчеркивается разница между выживанием и процветанием. Умение существовать в определенных условиях не значит, что они там разрастаются. Сейчас ученые пытаются определить, как различные солевые концентрации при разных температурах влияют на распространение бактерий.
Подобные исследования помогают сосредоточиться на поиске жизни или не исключать возможности выживания микроорганизмов в токсичном перхлорате. На поиск влияют и другие переменные, вроде умение бактерий противостоять радиации или экстремальному атмосферному давлению. Возможно, есть факторы, о которых нам еще только предстоит узнать.