Onderzoekers van de Lomonosov Moscow State University hebben de resistentie van micro-organismen tegen gammastraling bij zeer lage temperaturen bestudeerd. De resultaten zijn gepubliceerd in Extremofielen .

De gemiddelde temperatuur op Mars is -63 °C, maar in poolgebieden en 's nachts kan het zo laag zijn als -145 °C. De atmosferische druk is 100-1000 keer veel lager dan die van de aarde, en de planeet ervaart sterke ultraviolette en ioniserende straling. Tot nu, niemand wist in hoeverre micro-organismen zulke extreme factoren kunnen weerstaan. Door de grenzen op te zoeken, wetenschappers kunnen de overleving van micro-organismen en biomarkers in het hele zonnestelsel beoordelen. Deze informatie zal van onschatbare waarde worden bij het plannen van astrobiologische ruimtemissies, wanneer het belangrijk is om objecten en onderzoeksgebieden zorgvuldig te kiezen, en om technieken voor de detectie van leven grondig te ontwikkelen.

In hun huidige krant de auteurs bestudeerden de stralingsweerstand van microbiële gemeenschappen in permafrost-afzettingsgesteenten onder lage temperatuur en lage druk. Deze sedimentaire gesteenten worden beschouwd als een aardse analoog van regoliet, het oppervlak geproduceerd door verwering in de ruimte. De wetenschappers gaan ervan uit dat de potentiële biosfeer van Mars zou kunnen overleven in een cryo-geconserveerde staat, en dat de belangrijkste factor die de cellulaire levensduur beperkt, stralingsschade is. Door de limiet van stralingsweerstand te definiëren, onderzoekers kunnen de overlevingskansen van micro-organismen in regoliet van verschillende diepten schatten.

"We hebben de gezamenlijke impact van een aantal fysieke factoren (gammastraling, lage druk, lage temperatuur) op de microbiële gemeenschappen in de oude Arctische permafrost. We hebben ook een uniek, door de natuur gemaakt object bestudeerd:de oude permafrost die al ongeveer 2 miljoen jaar niet is gesmolten. In een notendop, we hebben een simulatie-experiment uitgevoerd dat de voorwaarden van cryo-conservering in Martiaanse regolith omvatte. Het is ook belangrijk dat in dit artikel, we bestudeerden het effect van hoge doses (100 kGy) gammastraling op de vitaliteit van prokaryoten, terwijl in eerdere studies geen levende prokaryoten werden gevonden na doses hoger dan 80 kGy", zei co-auteur Vladimir S. Cheptsov, een postdoctorale student aan de Lomonosov MSU afdeling Bodembiologie.

Terwijl het simuleren van deze factoren die de micro-organismen beïnvloeden, de onderzoekers gebruikten een originele constante klimaatkamer die lage temperatuur en druk handhaaft tijdens gammastraling. De auteurs merken ook op dat natuurlijke microbiële gemeenschappen werden gebruikt als modelobject, geen zuivere culturen van micro-organismen.

De microbiële gemeenschappen vertoonden een hoge weerstand tegen de omstandigheden van een gesimuleerde Marsomgeving. Na bestraling, het totale aantal prokaryotische cellen en het aantal metabolisch actieve bacteriële cellen bleef op het controleniveau, terwijl het aantal gekweekte bacteriën (die groeien op voedingsbodems) 10 keer afnam. Het aantal metabolisch actieve cellen van archaea nam drievoudig af. De afname van het aantal gekweekte bacteriën werd waarschijnlijk veroorzaakt door een verandering in hun fysiologische toestand en niet door de dood.

De wetenschappers hebben een vrij hoge biodiversiteit van bacteriën gedetecteerd in het blootgestelde monster van permafrost, hoewel de structuur van de microbiële gemeenschap na bestraling significante veranderingen onderging. Vooral, populaties actinobacteriën van het geslacht Arthrobacter, die niet werden onthuld in de controlemonsters, werd overheersend in bacteriële gemeenschappen na de simulatie. Dit werd waarschijnlijk veroorzaakt door de afname van dominante bacteriepopulaties, dus de actinobacteriën van het geslacht Arthrobacter konden door de onderzoekers worden gedetecteerd. De auteurs suggereren ook dat deze bacteriën resistenter zijn tegen de gesimuleerde omstandigheden. Er waren ook studies die aantoonden dat deze bacteriën een vrij hoge weerstand hebben tegen ultraviolette straling, en hun DNA is miljoenen jaren lang goed bewaard gebleven in oude permafrost.

"De resultaten van de studie wijzen op de mogelijkheid van langdurige cryo-conservering van levensvatbare micro-organismen in de Mars-regoliet. De intensiteit van ioniserende straling op het oppervlak van Mars is 0,05-0,076 Gy/jaar en neemt af met de diepte. Rekening houdend met de intensiteit van straling in de Mars-regoliet, de verkregen gegevens maken het mogelijk om aan te nemen dat hypothetische Mars-ecosystemen gedurende ten minste 1,3 miljoen jaar in anabiotische staat kunnen worden bewaard in de oppervlaktelaag van regoliet (beschermd tegen UV-stralen), op een diepte van twee meter gedurende maar liefst 3,3 miljoen jaar, en op een diepte van vijf meter gedurende ten minste 20 miljoen jaar. De verkregen gegevens kunnen ook worden toegepast om de mogelijkheid te beoordelen van het detecteren van levensvatbare micro-organismen op andere objecten van het zonnestelsel en in kleine lichamen in de ruimte, ’ voegde de wetenschapper eraan toe.

De auteurs hebben, Voor de eerste keer, bewezen dat prokaryoten bestraling met ioniserende straling in doses van meer dan 80 kGy kunnen overleven. De verkregen gegevens wijzen zowel op een mogelijke onderschatting van de stralingsweerstand van natuurlijke microbiële gemeenschappen als op de noodzaak om het gezamenlijke effect van een reeks buitenaardse en kosmische factoren op levende organismen en biomoleculen in astrobiologische modelexperimenten te bestuderen.