04.04.2025

Лишайники процветают в суровых условиях, подобных марсианским, согласно результатам новаторского исследования

Лишайники — настоящие первопроходцы, обосновавшиеся в столь суровых условиях, что их можно считать практически бесплодными. Со временем они могут заложить основу для целых полей из камня, песка или даже крыш, чтобы превратить их в разнообразные экосистемы.

Так почему бы не Марс ?

Группа биологов из Ягеллонского университета в Польше и Польской академии наук исследовала именно это в ходе эксперимента, проведенного в Центре космических исследований Польской академии наук. Они хотели узнать, какие физические и биохимические свойства могут помочь лишайникам выживать в условиях, подобных марсианским, оставаясь при этом метаболически активными.

«Наше исследование впервые продемонстрировало, что метаболизм грибкового партнера в симбиозе с лишайником оставался активным в среде, напоминающей поверхность Марса», — говорит ведущий автор Кая Скубала, ботаник из Ягеллонского университета в Польше.

«Эти результаты расширяют наше понимание биологических процессов в моделируемых марсианских условиях и показывают, как гидратированные организмы реагируют на ионизирующее излучение — одну из важнейших проблем для выживания и обитаемости на Марсе».

Лишайники — это причудливые структуры , в которых гриб и водоросль или цианобактерия объединяются, образуя колонию , способную выживать в условиях, в которых они никогда не смогли бы выжить по отдельности.

Они могут впадать в состояние покоя, когда наступают трудные времена, и оживать при контакте с водой, чтобы питаться и расти снова. Как и тихоходки, которые иногда населяют свои уголки и щели, их способность выживать в самых суровых условиях Земли делает их главными кандидатами для внеземного изучения.

Поскольку дуэты грибов и водорослей в основе своей зависят друг от друга, каждый вид лишайника по-прежнему именуется так, как будто это отдельный вид. Два вида, введенные в эту симуляцию Марса, были корковым, бледным и луковичным Diploschistes muscorum и темным, ветвящимся, похожим на водоросли Cetraria aculeata .

Каждый лишайник разбудили легким распылением воды, а затем поместили в вакуумную камеру на пять часов. В течение первых двух часов температура поверхности Марса была установлена ​​на уровне дневной температуры 18 градусов по Цельсию (около 64 градусов по Фаренгейту), а затем постепенно понижалась до двухчасовой марсианской ночи с температурой -26 градусов по Цельсию.

Газ, состоящий на 95 процентов из углекислого газа, был закачан в бак для имитации марсианской атмосферы на уровне земли, с влажностью от крайне засушливых 8 до 32 процентов. Давление было установлено на очень низком уровне 5-7 миллибар, что более чем на 1000 миллибар ниже давления земной атмосферы на уровне моря.

То, как лишайники справляются с марсианским уровнем ультрафиолетового излучения и другими суровыми условиями, уже тщательно изучалось , поэтому Скубала и его команда сосредоточились на ионизирующей способности рентгеновских лучей.

Лишайники были облучёны 50-грей дозой рентгеновского излучения, что сопоставимо с тем, что поверхность Марса может получить за год через энергичные солнечные частицы и вспышки. Красная планета имеет тонкую атмосферу и не имеет глобального магнитного поля; два фактора, которые защищают нас, землян, от солнечного натиска.

Только один из видов выжил в этих условиях: D. muscorum . Исследователи полагают, что его толстая кора, пронизанная кристаллами оксалата кальция внутри и снаружи, могла защитить его от радиационного поражения.

«Хотя оксалат кальция имеет относительно низкий атомный номер, что делает его менее эффективным в поглощении рентгеновских лучей, чем более тяжелые элементы, плотные кристаллические отложения на поверхности [лишайника] могут позволить атомам кальция взаимодействовать с низкоэнергетическими рентгеновскими лучами, поглощая часть их энергии», — пишут авторы .

Другой вид, C. aculeata, не так хорошо себя проявил, хотя он и был выбран за свою способность выживать в экстремальных условиях Земли в Арктике и Антарктике .

Ученые знали, что пигменты меланина, которые придают этому лишайнику его темно-коричневый или черный цвет, защитят его от неконтролируемого марсианского солнечного ожога, поскольку окраска может фильтровать излучение в спектре UVB и UVA. Но меланин также является мощным антиоксидантом, который, по мнению команды, может помочь ему противостоять ионизирующему излучению.

Однако C. aculeata испытал высокий уровень стресса от рентгеновских лучей, что проявилось в поврежденных мембранах, нарушении работы ферментов и накоплении перекиси водорода. Примечательно, что в этом лишайнике нет оксалата кальция, что может быть решающим фактором для выживания на Марсе.

Конечно, следует ли нам вводить новые виды в неизведанные среды для достижения наших целей — это другой вопрос, и в этом отношении мы, люди, не обладаем лучшими показателями .

Если это вообще возможно: подобная симуляция дает лишь небольшое представление о суровой реальности Красной планеты.

«В конечном итоге это исследование углубляет наши знания об адаптации лишайников и их потенциале для колонизации внеземных сред», — говорит Скубала .

Это исследование было опубликовано в журнале IMA Fungus .

Автор Джесс Кокерилл.