Экстремофильная цианобактерия, процветающая в самых суровых пустынях Земли, становится потенциально значимым фактором для колонизации Марса человеком, обеспечивая выработку жизненно важного кислорода

Экстремофильная цианобактерия, процветающая в самых суровых пустынях Земли, становится потенциально значимым фактором для колонизации Марса человеком, обеспечивая выработку жизненно важного кислорода и выживая в условиях, которые убили бы большинство форм жизни. Недавние исследования, проведённые учёными, включая Даниэллу Билли из Университета Рима Тор Вергата, показали, что Chroococcidiopsis, обычно называемая "Chroo", способна противостоять жёсткой комбинации вакуума космоса, атмосферных условий, подобных марсианским, и смертельной радиации, сохраняя при этом способность вырабатывать кислород посредством фотосинтеза.

Цианобактерия, обитающая в пустыне, прошла обширные испытания в ходе различных космических экспериментов, включая эксперименты BIOlogy and Mars EXperiment (BIOMEX) и Biofilm Organisms Surfing Space (BOSS), проведенные на Международной космической станции. В ходе этих миссий высушенные образцы Chroococcidiopsis подвергались воздействию суровых условий открытого космоса на протяжении примерно 18 месяцев, испытывая космическую радиацию, вакуум и моделирование атмосферы, схожей с марсианской.

Удивительно, но организмы не только выжили, но и продемонстрировали активные механизмы восстановления ДНК после регидратации. Согласно исследованию, опубликованному в Nature Scientific Reports, геномный анализ образцов, подвергшихся воздействию космоса, показал «отсутствие увеличения вариантов» по сравнению с контрольными земными штаммами, что свидетельствует о том, что системы восстановления ДНК бактерии эффективно устраняют повреждения, вызванные радиацией, не вызывая вредных мутаций. Этот результат резко контрастирует с другими организмами, такими как Bacillus subtilis, у которых при аналогичных условиях было обнаружено значительное генетическое повреждение.

Помимо выживания, Chroococcidiopsis обладает практической ценностью для марсианских миссий благодаря своей способности производить кислород. Эта бактерия может осуществлять фотосинтез, используя марсианский грунт и атмосферный диоксид углерода, при этом в качестве побочного продукта образуется молекулярный кислород. Недавние исследования даже разработали «живую краску» с добавлением Chroococcidiopsis cubana, которая ежедневно генерирует измеримые количества кислорода и снижает уровень CO2, что открывает потенциальные возможности для применения в строительстве марсианских обитаемых модулей.

В то время как эксперимент MOXIE NASA на марсоходе Perseverance успешно произвел 122 грамма кислорода за время своей миссии с 2021 по 2023 годы , биологические системы, такие как Chroococcidiopsis, могут предложить дополнительные методы получения кислорода, требующие минимальной технологической инфраструктуры. Способность этой бактерии расти на имитаторах марсианского реголита и переносить высокие уровни перхлоратов, обнаруженные в марсианской почве, делает её особенно перспективной для использования местных ресурсов

Необыкновенная устойчивость цианобактерии проистекает из множества защитных механизмов, которые активируются в условиях стресса. Исследование, опубликованное в Microbiology Spectrum, показало, что воздействие условий, похожих на марсианские (околокосмическое пространство), вызывает повышение экспрессии генов, участвующих в синтезе внеклеточных полисахаридов, каротиноидов и других защитных соединений, которые оберегают клетки от повреждения радиацией. Этот организм способен выдерживать дозы гамма-излучения, превышающие смертельные для человека в 2 400 раз, а также может впадать в стеклообразное состояние покоя при температурах до -80°C, что сравнимо с условиями на спутниках Юпитера — Европе и Энцеладе.

Недавние исследования также выявили, что некоторые штаммы способны осуществлять фотосинтез, используя дальний красный и ближний инфракрасный свет — редкая способность, которая может оказаться полезной для жизни возле звезд типа M или в условиях малой освещенности под поверхностью Марса. Эта особенность, в сочетании со способностью организма переживать длительные периоды высыхания, делает его потенциальным «первопроходцем» для исследований Марса и усилий по терраформированию.

Сочетание биологических и технологических подходов к производству кислорода на Марсе, продемонстрированное успехом MOXIE и исследованиями Chroococcidiopsis, предполагает, что будущие миссии на Марс могут применять гибридные системы, объединяющие инженерные решения с экстремофильными организмами для создания устойчивых жизнеобеспечивающих систем для поселений людей на красной планете.

.