Лишайники в симуляції Марса: Новий крок до життя на планеті?

Нещодавній експеримент засвідчив, що певні види лишайників здатні зберігати метаболічну активність в середовищі, яке відтворює суворі умови поверхні Марса. Це дослідження, опубліковане у відкритому науковому журналі IMA Fungus, кидає виклик усталеним уявленням про Червону планету як про абсолютно непридатну для життя та підкреслює неймовірну адаптивність біологічних організмів до екстремальних факторів. Вчені продемонстрували, що лишайники можуть функціонувати навіть під впливом високих доз іонізуючого випромінювання та інших несприятливих умов, характерних для марсіанської поверхні.

Це відкриття ґрунтується на попередніх даних, які вказували на здатність деяких мікроорганізмів виживати в аналогічних Марсу середовищах. Однак, це перший випадок, коли була зафіксована саме метаболічна активність грибного компонента (мікобіонта) у складі лишайника за таких умов. У центрі уваги дослідження опинилися два види лишайників: Diploschistes muscorum та Cetraria aculeata. Дослідники виявили, що особливо перший вид продемонстрував виняткову здатність підтримувати свої метаболічні процеси та активувати механізми опору під впливом рентгенівського випромінювання та екстремальних температур, що імітують марсіанські.

Марс століттями привертає увагу вчених, насамперед тому, що є найбільш схожою на Землю планетою в нашій Сонячній системі. Проте його тонка атмосфера, відсутність глобального магнітного поля та, як наслідок, постійне бомбардування космічною та сонячною радіацією роблять марсіанську поверхню надзвичайно екстремальним і потенційно смертельним середовищем для більшості відомих форм життя. Температури на Марсі можуть різко коливатися, а інтенсивне іонізуюче випромінювання, особливо в періоди підвищеної сонячної активності, вважається головною загрозою для будь-яких організмів, які могли б спробувати там існувати. Незважаючи на ці перешкоди, дослідники поступово збирали докази того, що деякі земні екстремофіли — організми, що процвітають в екстремальних умовах — можуть знаходити способи впоратися з викликами Червоної планети. Останнє дослідження робить ще один крок у цьому напрямку, демонструючи, що лишайники — симбіотичне партнерство між грибами та фотосинтезуючими організмами (водоростями або ціанобактеріями) — мають дивовижну здатність до виживання та метаболічної активності в симульованих марсіанських умовах.

Лишайники — це унікальні організми. Гриб у їхньому складі забезпечує структуру, захист та поглинання вологи й мінералів з навколишнього середовища, тоді як водоростевий або ціанобактеріальний партнер (фотобіонт) виробляє поживні речовини за допомогою фотосинтезу. Разом вони створюють надзвичайно стійкий організм, здатний виживати в найсуворіших куточках Землі — від кори дерев і скель до пустель і полярних регіонів. Їм не потрібен ґрунт для росту, і вони можуть процвітати за мінімальних ресурсів. Особливо захоплює їхня витривалість та екологічне значення. Багато видів ростуть надзвичайно повільно, іноді лише на кілька міліметрів на рік, але можуть жити десятиліттями або навіть століттями. Вчені часто використовують лишайники для моніторингу якості повітря, оскільки деякі види дуже чутливі до забруднювачів. Хоча вони можуть здатися простими, лишайники відіграють важливу роль в екосистемах і продовжують надавати цінну інформацію про складність симбіотичного життя.

У новому дослідженні вчені піддали зразки лишайників Diploschistes muscorum та Cetraria aculeata впливу комплексу факторів, що відтворюють умови на Марсі. Ці фактори включали розріджений атмосферний тиск, різкі перепади температур, газовий склад атмосфери, подібний до марсіанського, та дозу рентгенівського випромінювання, еквівалентну тій, яку можна було б очікувати протягом року сильної сонячної активності на Марсі. Експеримент тривав п'ять годин, після чого вчені оцінювали, чи зберіг грибний компонент лишайника метаболічну активність.

Результати показали, що вид D. muscorum виявився особливо вправним у подоланні цих випробувань. За словами команди, цей вид зміг виконувати основні біохімічні функції, незважаючи на перебування в марсіанських умовах. Гриб також продемонстрував чіткі ознаки активації захисних механізмів для пом'якшення шкідливого впливу іонізуючого випромінювання. «Наше дослідження вперше демонструє, що метаболізм грибного партнера в симбіозі лишайника залишався активним під час перебування в середовищі, що нагадує поверхню Марса», — пояснила керівник групи Кая Скубала. «Ми виявили, що Diploschistes muscorum був здатен ефективно здійснювати метаболічні процеси та активувати захисні механізми».

Іонізуюче випромінювання становить серйозну небезпеку для будь-якого організму, що не має надійних захисних стратегій або здатності відновлювати пошкодження клітинних компонентів. Дослідницька група спеціально перевіряла, чи високі рівні рентгенівського випромінювання ефективно зупинять метаболічну активність. Попередні припущення полягали в тому, що постійний потік інтенсивної радіації від Сонця та космічних джерел може зробити марсіанську поверхню перманентно стерильною. Проте в цьому експерименті грибний партнер явно зміг підтримувати функціонування, надаючи уявлення про те, як певні організми можуть протистояти стресу, пов'язаному з радіацією. Ці результати розширюють наше розуміння біологічних процесів у симульованих марсіанських умовах і показують, як гідратовані (що містять воду) організми реагують на іонізуюче випромінювання — один з найкритичніших викликів для виживання та потенційної населеності Марса. Зрештою, це дослідження поглиблює наші знання про адаптацію лишайників та їхній потенціал для колонізації позаземних середовищ.

Встановивши, що гриби у складі лишайників можуть витримувати марсіанські умови і залишатися активними, дослідження відкриває нові двері для астробіології. Воно ставить під сумнів переконання, що лише радіаційний фон Марса є непереборним бар'єром для життя, спонукаючи до подальших досліджень того, як різні види екстремофілів можуть справлятися з різноманітними небезпеками марсіанського середовища. «Отримані дані вимагають проведення довгострокових досліджень, які вивчать, як хронічний вплив радіації впливає на лишайники та інші організми, а також як вони можуть адаптуватися або еволюціонувати, піддаючись таким стресовим факторам протягом місяців або навіть років», — підсумувала Скубала.

Розуміння цих процесів може бути невід'ємною частиною не лише для пошуку слідів стародавнього життя на Марсі (якщо воно коли-небудь існувало), але й для потенційного відбору видів-кандидатів, які могли б використовуватися в експериментальних теплицях або біологічних системах життєзабезпечення під час майбутніх пілотованих місій на Червону планету. Це дослідження є ще одним свідченням того, що межі життя можуть бути значно ширшими, ніж ми уявляли, і дає нову надію на пошук його проявів поза межами Землі.