Земные бактерии «долетели» до Марса

12.05.2022



Такой результат показал эксперимент с побывавшими в открытом космосе штаммами бактерии Bacillus licheniformis. Исследование способности к выживанию земных микроорганизмов в межпланетном перелете провели ученые Государственного научного центра РФ – Института медико-биологических проблем (ИМБП) РАН.

 (jpg, 89 Kб) 

Bacillus licheniformis – весьма распространенная на Земле бактерия. Она встречается в почве, где участвует в образовании гумуса, и даже живет в кишечнике человека. При неблагоприятных условиях эта бацилла способна превращаться в споры, что делает ее устойчивой к нагреванию, охлаждению, высушиванию и воздействию радиации. В таком виде она способна выдержать даже условия открытого космоса.

В данном случае Bacillus licheniformis была выбрана в качестве объекта исследования по той причине, что именно бактерии рода Bacillus играют главную роль в формировании микробного сообщества в жилых отсеках Международной космической станции (МКС). Можно предположить, что и на внешней стороне беспилотных и пилотируемых космических аппаратов могут присутствовать выжившие в споровых формах микроорганизмы этого рода. Считается, что именно бактериальные споры, и в первую очередь споры представителей рода Bacillus, в силу своей устойчивости к различным экстремальным факторам имеют шанс на выживание во время перелетов на космических аппаратах к другим планетам и в дальнейшем, вероятно, способны загрязнить их поверхность.

Насколько велик этот шанс? Ответ на этот вопрос искали ученые ИМБП РАН в исследовании по определению границ устойчивости Bacillus licheniformis к различным неблагоприятным факторам: антимикробным препаратам, действию ультрафиолета (УФ) и радиации. Причем исследовались как «земные», так и «космические» штаммы данного вида бактерий.

В качестве «земных» использовались штаммы, выделенные из чистых и производственных помещений Института космических исследований РАН (ИКИ РАН). Именно в этих помещениях проходит процесс сборки приборов для непилотируемых космических аппаратов, в том числе предназначенных для посадки на Марс. Штаммы Bacillus являлись доминирующей составляющей микробного комплекса сборочных помещений ИКИ РАН, и вероятность попадания этих бактерий с научной аппаратурой в космическое пространство и затем на поверхность Марса оценивалась как высокая.

К категории «космических» относились штаммы, выделенные из среды обитания жилых отсеков МКС. Причем часть этих бактерий была получена после экспонирования спор в космическом пространстве в ходе эксперимента Biodiversity, являющегося частью совместного с Европейским космическим агентством проекта EXPOSE-R2.

(jpg, 92 Kб) 

Рис. 1. Аппаратура эксперимента EXPOSE-R2 для экспонирования биологических образцов в открытом космосе.

Чтобы понять влияние реальной космической среды на сохранение жизнеспособности спор бактерий, они помещались в специальном оборудовании (рис. 1 и фото в начале статьи) на внешней стороне российского сегмента МКС. После 15-месячной экспозиции микроорганизмы транспортировались на Землю для исследований.

(jpg, 31 Kб) 

Рис. 2. Зоны задержки роста штаммов Bacillus licheniformis вокруг дисков, пропитанных дезинфицирующими средствами.

При воздействии в лабораторных условиях на «пророщенные» споры B. licheniformis таких факторов, как обработка антимикробными препаратами (рис. 2), действие импульсного УФ-излучения и радиации, выяснилось, что чувствительность к подобному воздействию у «земных» штаммов оказалась заметно выше, чем у «космических». Вероятно, в ходе космического полета у штаммов B. licheniformis происходят генетические изменения, направленные на активацию внутриклеточных адаптационных механизмов, которые сохраняются и у последующих их поколений.

Некоторые «космические» штаммы B. licheniformis были способны выдерживать воздействие высоких доз импульсного УФ-излучения (1 кДж/м2) и радиации

(20 кГр). (Для сравнения: смерть человека может наступить при воздействии проникающей радиации величиной выше 3 Гр). Причем наибольшая выживаемость при радиационном воздействии была характерна для спор, испытывавших воздействие факторов открытого космоса.

Сравнение выживаемости между штаммами спорообразующих бактерий Bacillus licheniformis из сборочных помещений ИКИ РАН, потенциально способными совершить межпланетный перелет, и штаммами, испытавшими воздействие космического полета как внутри, так и снаружи МКС показывает, что способность к выживанию при воздействии различных экстремальных факторов у «землян» значительно ниже, чем у закаленных «космонавтов». Однако это не означает, что «земные» штаммы, мигрируя на другие планеты на поверхностях космических аппаратов, не смогут адаптироваться к губительным параметрам космической среды в начале полета и в конечном итоге оказаться там с нужным набором защитных механизмов, обеспечивающих их выживание.

Используя полученные результаты применительно к межпланетным полетам непилотируемых космических аппаратов, и в первую очередь к полету на Марс, продолжительность которого составляет примерно 300 суток, ученые ИМБП РАН сделали предварительный вывод о том, что спорообразующие бактерии рода Bacillus, находящиеся на поверхностях космического аппарата, с большой долей вероятности выживут при осуществлении такого полета, оказавшись на Марсе уже адаптированными к его экстремальным условиям.

Подробнее см. в статье «Исследование чувствительности „земных” и „космических” штаммов Bacillus licheniformis к экстремальным факторам космического полета», Харин С.А., Дешевая Е.А., Фиалкина С.В., Гуридов А.А., Полянская А.Б., Дымова А.А., Осипова П.Д., Поддубко С.В. «Авиакосмическая и экологическая медицина», 2022, т. 56, № 1.

Фото ИМБП РАН и Helmholtz-Centre Potsdam – GFZ

Редакция сайта РАН

 

 

Подразделы

Объявления

©РАН 2022