У земных лишайников обнаружился потенциал для выживания на Марсе

Вопрос о том, существовала ли на Марсе жизнь, остаётся открытым до сих пор, а его нынешняя среда с интенсивной радиацией и разреженной атмосферой представляется для жизни совсем не благоприятной. Но есть версия, что там могли бы выжить земные лишайники. И недавно она нашла новое подтверждение.

Источник изображения: David Clode / unsplash.com

Лишайники — это симбионты, то есть два находящихся во взаимовыгодных отношениях организма: грибки (до 90 %) и фотосинтетические компоненты (водоросли или цианобактерии). Чтобы установить способность некоторых лишайников выжить на Марсе, группа исследователей под руководством доцента Ягеллонского университета Кайи Скубалы (Kaja Skubała) при поддержке Центра космических исследований при Польской академии наук имитировала марсианские условия для видов Diploschistes muscorum и Cetrarea aculeata.

Ионизирующее излучение на Марсе представляет угрозу для большинства форм жизни, потому что вызывает повреждения на клеточном уровне; они могут мешать физическим, генетическим, морфологическим и биохимическим процессам в зависимости от организма и уровня радиации. На стороне лишайников такие преимущества как низкий метаболизм, незначительная потребность в питании и долголетие. Лишайники, как и тихоходки, способны долгое время пребывать в высушенном состоянии, пока не наберутся воды; у них также есть продукты метаболизма, которые защищают от ультрафиолетовых лучей и пигменты меланина, которые защищают от радиации.

Воздействие ультрафиолета на лишайники уже изучалось раньше, поэтому исследователи решили заняться воздействием на них ионизирующего излучения, когда они активны — для поддержания метаболизма лишайникам нужна вода; поэтому в ходе эксперимента их опрыскивали водой. Каждый вид провёл пять часов в тёмной камере, где имитировались марсианские условия: низкое давление, низкая влажность, атмосфера преимущественно из углекислого газа и температура от 18 °C днём до -26°C ночью. Уровни рентгеновского излучения в камере установили в соответствие с уровнем на поверхности Марса во время сильной солнечной активности, хотя солнечные вспышки и колебания солнечного ветра делают фактические условия на планете непредсказуемыми.

Когда лишайники вывели из имитированной марсианской среды обитания, учёные обнаружили, что оба вида сохранили некоторую влагу вопреки её дефициту в среде — это дало основания предположить, что некоторая метаболическая активность имела место как в грибковых, так и в фотосинтетических компонентах. Ранее ионизирующее излучение испытывали только на фотосинтетическом, но не грибковом компоненте. Если лишайник не обезвожен, он более подвержен повреждениям от ионизирующего излучения. Механизмы восстановления есть и у грибковых, и у водорослевых клеток метаболически активных лишайников, но Diploschistes muscorum оказался гораздо более устойчив к излучению, чем Cetrarea aculeata.

На метаболизм лишайников могут повлиять и другие марсианские условиях, например, атмосфера с преобладанием углекислого газа — но не полностью остановить его. Грибковому компоненту для производства углеводов нужен кислород, но процессы продолжались даже при небольших количествах последнего. Исследователи даже предположили, что кислород могла производить фотосинтетическая часть лишайников, и его использовали грибковые компоненты. Удивительно, но в тёмных условиях фотосинтез не показал большой чувствительности к рентгеновским лучам. Измерения концентрации хлорофилла при помощи флуоресцентной визуализации показали, что фотосинтетический компонент Diploschistes muscorum сохранил жизнеспособность на протяжении всего эксперимента, а у Cetrarea aculeata под действием рентгеновских лучей отметили снижение хлорофилла. Оба лишайника после эксперимента замёрзли, но после разморозки восстановили фотосинтез, причём Cetrarea aculeata быстро восстановил и первоначальный уровень хлорофилла.

Чтобы сделать вывод о способности лишайников к выживанию на Марсе, доцент Скубала предлагает провести дополнительные исследования: определить все особенности и механизмы адаптации, которые позволяют им выживать в условиях интенсивного ионизирующего излучения. Почему Diploschistes muscorum оказался эффективнее в смягчении ущерба от радиации, пока до конца не известно. По итогам эксперимента было установлено, что во время её воздействия повысилась концентрация антиоксидантов, особенно глутатиона — он способен ограничивать клеточные повреждения у людей и других организмов. Он помог лишайнику пережить ионизирующее излучение, но это не значит, что он может защитить и человека.