Выносливые Микробы Намекают На Возможности Внеземной Жизни

«Я совершенно уверена, что где-то там, в нашей солнечной системе, есть жизнь», — говорит Кристин Мойсл-Эйхингер, микробиолог из Медицинского университета Граца в Австрии. Но, как и любой ученый, Мойсл-Эйхингер прекрасно знает, что для такого существенного утверждения необходимы существенные доказательства. Поэтому она и другие работают над тем, чтобы найти это доказательство — как здесь, на Земле, так и на Марсе.

На Красной планете марсоход НАСА «Настойчивость» ищет окаменелости и следы инопланетной биохимии в кратере Джезеро, древнем дне озера, которое, как считается, когда-то предлагало пригодные для жизни условия для микробной жизни. Вернувшись домой, микробиологи исследуют среду с низким содержанием кислорода, которая может имитировать среду обитания раннего Марса. Этот двусторонний подход ученых-основателей’ внеземные экстраполяции с изучением земных аналогов могли бы помочь прояснить границы коренных пород для жизни на скалистых планетах, в значительной степени способствуя разработке и выполнению будущих внеземных миссий.

Проект «Аналоги Марса для исследования космоса» (MASE) был четырехлетним проектом, в котором Земля использовалась для понимания Марса путем анализа пяти типов суровых, но пригодных для жизни земных условий, которые могут напоминать те, которые когда-то — или даже сейчас — существовали на нашей соседней планете. Его финансирование завершилось в 2017 году, но исследователи MASE продолжают публиковать результаты о обитаемости Марса. Места исследования включали сульфидный источник, соляную шахту, кислое озеро и реку, а также вечную мерзлоту. Из-за экстремальных условий в этих средах организмы, которые здесь живут, называются экстремофилами.

Исследования экстремофилов были впервые проведены покойным Томасом Броком, микробиологом из Висконсинского университета в Мэдисоне. Он обнаружил, вопреки всем ожиданиям, что некоторые выносливые микробы могут процветать в геотермальных источниках, достаточно горячих, чтобы сварить яйцо. Любопытство микробиолога привело к выделению молекулы из теплолюбивой бактерии, которая в настоящее время используется в лабораториях по всему миру для амплификации и секвенирования ДНК. Брок скончался в апреле, но его наследие продолжает жить.

Брок опубликовал свои экстремофильные находки в апреле 1969 года, всего за несколько месяцев до того, как люди впервые ступили на Луну. Это проложило путь для астробиологии, изучения жизни во всех ее формах на этой планете и в других местах Вселенной. Астробиология — это не зарабатывание денег на космических путешествиях, говорит Люк Маккей, исследователь из Университета штата Монтана, который не участвовал в этом исследовании или в недавних исследованиях Мойсл-Эйхингера. Речь идет о фундаментальной науке и ответе на один вечный вопрос: существует ли жизнь за пределами Земли?

Этот вопрос настолько глубок, что до сих пор ученым удавалось лишь отколоть его края, причем каждое с трудом добытое откровение обычно сопровождалось множеством новообретенных тайн. Главным вкладом Моиссл-Эйхингер и ее команды была их попытка вырастить экстремофилов из пяти сред MASE, но даже эта простая задача была дьявольски сложной. Из более чем 1000 различных видов экстремофилов, собранных на этих участках, команде удалось вырастить только 31 в лаборатории. Это обычная борьба в экологической микробиологии. Поскольку эти микробы живут в экстремальных местах, исследователям трудно воссоздать точные условия, необходимые для их процветания. Чтобы охватить больше разнообразия, ученые команды использовали генетическое секвенирование, которое позволило мне изучить всю микробную ДНК в их образцах. Они специально искали гены, которые могут помочь микробам выжить в неблагоприятных условиях, таких как экстремальные температуры или отсутствие кислорода.

«Культивированные изоляты не являются репрезентативными для окружающей среды, и именно поэтому то, что они сделали, действительно круто. Используя изоляты и секвенирование, я думаю, что они действительно пытались охватить все основы», — говорит Маккей.

Несмотря на трудности с культивированием образцов экстремофилов, исследователи обнаружили огромное разнообразие микроорганизмов во всех пяти местах. Похоже, даже в самых экстремальных земных условиях жизнь действительно находит выход. Самое примечательное, что секвенирование ДНК команды выявило 34 уникальных микробных последовательности, которые были сохранены во всех участках MASE, что свидетельствует о том, что микробы выживают в сочетании экстремальных условий. По словам Моиссл-Эйхингера, хотя многие микробы приспособлены к жизни в определенных условиях, таких как сильный холод или нехватка кислорода, нет ничего нового в том, чтобы найти группу микробов, приспособленных к выживанию в сочетании этих экстремальных стрессоров. Эта способность выживать во многих типах окружающей среды усиливает утверждения исследователей о том, что подобные микробы могли существовать на Марсе не только в глубоком прошлом, но даже сегодня.

«Микробы повсюду. Они могут жить в местах, где мы ожидаем, что они не смогут процветать, но каким-то образом они это делают», — говорит Моиссл-Эйхингер. «Конечно, на Марсе мы не знаем, являются ли эти теми типами микроорганизмов, которые мы ожидаем увидеть. Возможно, они просто очень приспособлены к жизни на Земле».

Одним из способов, которым эти микробы могут быть особенно приспособлены к жизни на Земле, является их зависимость от соединений на основе углерода или органических веществ. Это молекулярные строительные блоки жизни на Земле, и они могут быть редки в некоторых других обитаемых внеземных средах. Некоторые микробы в средах с ограниченным количеством органического вещества могут вместо этого получать питательные вещества из неорганических веществ, таких как аммиак и некоторые соединения серы. Тем не менее, все микробы, культивируемые в исследованиях MASE, полагались на органический углерод, чтобы выжить — даже те, которые могли выжить без кислорода. По словам Моиссл-Эйхингера, это может быть связано с тем, что микробы, потребляющие органическое вещество, растут быстрее. Таким образом, имея больше времени, она и ее коллеги могли бы успешно культивировать микробы, которые получают питательные вещества из других химических источников, потенциально открывая новые биохимические пути и экологические ниши, которые следует учитывать при поиске жизни на Марсе.

«Мы далеки от понимания того, как могут выглядеть микробы на Марсе и как мы можем их найти. Но, конечно, исследования всегда дают кусочек за кусочком, и в какой-то момент картина становится более полной», — говорит Муассл-Эйхингер.

Понимание того, как все эти разрозненные части сочетаются друг с другом, может изменить наше определение того, что значит быть живым. По словам Маккея, внеземные условия для жизни могут быть похожи на те, что существуют на Земле, или они могут сильно отличаться. В настоящее время, учитывая размер нашей выборки только в одном подтвержденном мире, несущем жизнь, обе возможности представляются одинаково правдоподобными.

«Если слишком на нашу жизнь на Земле, люди будут утверждать, что это то, что мы принесли с собой. Но если это будет слишком по-другому, сможем ли мы это увидеть?»говорит Муассель-Эйхингер, «Теперь это вопрос, который движет нами».

https://www.scientificamerican.com/article/hardy-microbes-hint-at-possibilities-for-extraterrestrial-life/

Ссылка на основную публикацию