Исследование условий выживания микроорганизмов на Марсе
Хотя жизнь на Марсе пока не обнаружена, изучение условий, при которых она могла бы существовать, представляет большой интерес. Команда под руководством Технического университета Берлина (TU Berlin) и Института пресноводной экологии и внутреннего рыболовства имени Лейбница (IGB) исследовала клеточные процессы, регулирующие адаптацию микроорганизмов к перхлоратам. Если бы микроорганизмы могли генетически адаптировать свою стрессовую реакцию к этой соли, встречающейся в некоторых пустынях и на Марсе, их выживание на Красной планете стало бы возможным.
Необходимые условия и проблема воды
Известная нам жизнь требует энергии и доступности элементов CHNOPS (углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера), а также микроэлементов и жидкой воды. Большая часть этого есть на Марсе: энергию может обеспечить солнечный свет или химические процессы, углерод доступен через тонкую, но богатую CO2 атмосферу, а другие элементы содержатся в реголите.
Однако жидкая вода — проблема из-за низкого атмосферного давления (6 миллибар) и средних температур ниже нуля. Один из немногих способов её образования — деликвесценция солей, когда соль поглощает воду из атмосферы и растворяется в ней. На Марсе много гигроскопичных солей, включая перхлораты (ClO4~-), которые легко поглощают воду и понижают её температуру замерзания.
Стресс от перхлоратов и исследование адаптации
Теоретически этой воды достаточно для метаболизма некоторых микроорганизмов. Но перхлораты вызывают клеточный стресс, механизмы которого были мало изучены.
"Чтобы понять потенциальную микробную жизнь на Марсе, важно выяснить, как микроорганизмы справляются с такими стрессорами. Только при хорошей стрессовой реакции они смогут выдержать высокие концентрации соли и действительно воспользоваться преимуществами, такими как деликвесценция и понижение точки замерзания", — пояснил первый автор Якоб Хайнц (TU Berlin).
Используя протокол протеомики, разработанный Институтом Роберта Коха (RKI), команда проанализировала специфический стрессовый ответ дрожжей Debaryomyces hansenii на перхлорат и сравнили его с известной адаптацией к солевому стрессу.
Результаты: общие и специфические реакции
Исследователи обнаружили, что реакции на хлорид натрия и перхлорат натрия имеют много общих метаболических черт (например, одинаковые сигнальные пути, повышенный энергетический метаболизм, образование осмолитов).
"Однако мы также выявили несколько новых стрессовых реакций, специфичных для перхлората. Например, гликозилирование белков и ремоделирование клеточной стенки, предположительно для стабилизации белковых структур и клеточной мембраны. Эти реакции были бы крайне важны для гипотетической жизни на Марсе", — объяснил соавтор Ханс-Петер Гроссарт (IGB).
Значение для поиска жизни
"Если мы ищем жизнь на Марсе, мы должны мыслить широко, потому что местные марсианские микробы — если они существуют — безусловно адаптированы к условиям Марса с помощью биохимических процессов, которые могут не встречаться на Земле, — сказал соавтор Дирк Шульце-Макуч (IGB, TU Berlin). — Но изучая, как земные организмы справляются с марсианскими стресс-факторами, такими как перхлораты, мы получим первые подсказки о том, как жизнь на Марсе могла бы приспособиться к сложным условиям".