|
Земные микробы способны выживать на Марсе
|
|
|
|
Будем надеяться, что мы скоро снова отправимся на Луну. И хотя первый «гигантский скачок для человечества» совершил человек, Нил Армстронг привёз с собой множество других форм жизни. Сами люди, по сути, являются ходячими экосистемами, и понимание того, как наши микробные компаньоны выживают в суровых условиях космоса, будет иметь решающее значение для обеспечения здоровья и безопасности будущих астронавтов, независимо от того, где именно будут происходить их гигантские скачки. Новая докторская диссертация Томмазо Заккарии из Университета Радбоуда демонстрирует, насколько хорошо земные патогены приспособлены к некоторым из этих суровых условий.
|
|
|
|
Диссертацию можно разделить на три части. В первой части Заккария подверг четыре хорошо известных земных патогена (включая тот, который вызывает пневмонию) воздействию марсианских условий. К этим условиям относились крайне низкое давление, обезвоживание, высокое ультрафиолетовое излучение и воздействие высококонцентрированных рассолов с перхлоратом. Как и во многих подобных экспериментах, в заголовках статей говорится о том, что микробы выжили особенно хорошо, причем некоторые штаммы выживали до 16 дней в условиях обезвоживания. Именно это обычно попадает в заголовки статей о подобных экспериментах.
|
|
|
|
Однако, если углубиться в данные, реальная картина для бактерий гораздо мрачнее. Марс – это не единичный случай. Он сочетает в себе одни из самых смертоносных факторов, которым может подвергаться жизнь: недостаток воды, высокое ультрафиолетовое излучение, низкое атмосферное давление и сами перхлораты – все это вместе делает марсианскую среду гораздо более опасной, чем любое отдельное условие само по себе. В диссертации выживаемость бактерий снижается с 16 дней до одного.
|
|
|
|
|
|
|
Интересно, что один аспект марсианской среды, похоже, способствовал повышению выживаемости бактерий – реголит. Заккария предполагает, что его неровные поверхности служат убежищем для воды и обеспечивают микробам некоторую защиту от беспощадного ультрафиолетового излучения. Но они также содержат токсичные перхлораты, что делает такую выживаемость компромиссом в долгосрочной перспективе.
|
|
|
|
Еще одна важная особенность заключается в том, что физические изменения, которые претерпели некоторые из этих бактерий, чтобы адаптироваться к суровой среде, сделали их практически невидимыми для человеческой иммунной системы. Фактически, в некоторых случаях они физически уменьшились в размерах, и когда Заккария поместил их в мононуклеарные клетки периферической крови (ММК), тип человеческих иммунных клеток, клетки стали вырабатывать меньше цитокинов и активных форм кислорода — оружия, которое они используют для уничтожения захватчиков. Другими словами, бактерии, способные выживать на поверхности Марса, могут быть даже более патогенными для астронавтов из-за физиологических изменений, которые они претерпевают, чтобы жить там.
|
|
|
|
Вторая часть диссертации была посвящена ущербу, который реголит — и лунная пыль — могут нанести самим астронавтам. Для проверки этого предположения Заккария подверг клетки эпителия человека (то есть выстилающие дыхательные пути) и живых мышей воздействию как лунной пыли, имитирующей пыль лунного моря, так и глобальной марсианской пыли. Неудивительно, что вдыхание этой пыли оказалось неприятным опытом как для клеток человека, так и для мышей. В то время как астронавты «Аполлона» жаловались на «лунную сенную лихорадку», Заккария описывает специфические реакции этих клеток: местное воспаление тканей, нейтрофилия (то есть повышение активности белых кровяных клеток из-за повреждения тканей) и повышенная активность генов, контролирующих выработку слизи и фиброз легких — оба фактора являются предшественниками хронических респираторных заболеваний. Примечательно, что лунная пыль, имитирующая пыль, оказалась даже более вредной, чем марсианская пыль, содержащая перхлораты.
|
|
|
|
Третья часть диссертации была посвящена проверке протоколов планетарной защиты, которые мы используем при отправке роботизированных зондов на другие миры. В этих экспериментах Заккария оценивал экстремальные условия, в которых могут выживать эукариоты на пути к спутнику Юпитера или Сатурна. Он отметил, что дрожжи на самом деле обладают одними из самых высоких показателей выживаемости среди всех микробов. После проведения транскриптомного анализа причин он понял, что некоторые микробы, такие как R. frigidalcoholis, намеренно замедляют свой собственный цикл роста, чтобы сосредоточиться на восстановлении ДНК.
|
|
|
|
Однако тот же аргумент применим и к этим экспериментам — условия окружающей среды создавались последовательно, а не параллельно, поэтому это не обязательно хороший показатель того, в каких условиях микробы будут находиться в космосе. Тем не менее, наши собственные протоколы защиты планет также выполняются последовательно, поэтому аргумент о необходимости разработки протоколов с учетом всех возможных микробов (включая дрожжи), которые могут выжить в рамках существующих протоколов, совершенно верен.
|
|
|
|
По мере того, как мы расширяемся в космос, нам потребуется лучшее понимание наших биологических спутников – желательных или нежелательных – и того, как они выживают в этих условиях. Работа, подобная этой диссертации, — это то, как мы можем это сделать, и по мере того, как мы собираем больше информации о том, как штаммы реагируют на различные среды, которым они будут подвергаться по всей Солнечной системе, тем больше мы узнаем об ограничениях жизни здесь, на нашей собственной планете.
|
|
|
|
Источник
|
