В рамках эксперимента на борту Международной космической станции два вида встречающихся в природе водорослей все время находились фактически в открытом космосе. Эксперимент завершился успешно: оба вида в итоге выжили. Результаты этого исследования способны не только помочь ученым лучше понять, как могла появиться жизнь на Земле, но и в конечном итоге могут пригодиться в решении вопросов, связанных с выживанием первых колонистов на Марсе.
Объекты для наблюдения – криофильные водоросли (любящие холод) – собрали и подготовили для эксперимента исследователи из германского Института клеточной терапии и иммунологии Фраунгофера. После этого водоросли поместили в среду, где на них в течение 18 месяцев оказывали воздействие экстремальная температура, практически полный вакуум и космическое излучение. Почти все (кроме одного образца) водоросли смогли не только дожить до конца эксперимента и вернуться обратно на Землю, но еще и дали рост.
Благодаря этому эксперименту список организмов, выживших в экстремальных условиях на низкой околоземной орбите, в который входят некоторые бактерии, грибы и такие живые существа, как тихоходки, теперь пополнился еще и двумя видами водорослей. Один вид был собран в Норвегии, другой – в Антарктиде.
Отбором водорослей занимался доктор Томас Лея из Института Фраунгофера в сотрудничестве с компанией Biology and Mars Experiment (BIOMEX). Они отобрали два вида, обладающие наиболее экстремофильными особенностями, – оба без проблем выносят низкие температуры и дегидратацию. Одним из видов водорослей были зеленые водоросли Sphaerocystis, получившие маркировку CCCryo 101-99. Их нашли в норвежском архипелаге Шпицберген. Сине-зеленые водоросли Nostoc, получившие маркировку CCCryo 212-06, были собраны в Антарктиде.
Еще до начала проведения эксперимента исследователи потратили почти 18 лет на изучение особенностей, позволяющих криофильным водорослям, цианобактериям, некоторым видам мхов, грибов, а также бактерий, обнаруженных в полярных регионах планеты, выживать в самых суровых условиях. До начала эксперимента ученые также выяснили, что все эти организмы способны также выживать в экстремальных условиях, создаваемых искусственным образом в лабораториях. Оставалось лишь выяснить – способны ли они показать такую же живучесть в условиях космоса.
Перед помещением в космическую среду водоросли прошли процесс легкой дегидратации и только после этого, летом 2014 года, были отправлены на МКС. В течение 450 дней, проведенных за бортом космической станции, водоросли ежедневно и по несколько раз в день подвергались резким перепадам температуры, варьирующейся от -20 градусов до +20 градусов Цельсия. В дополнение к отсутствию атмосферы и, как следствие, невозможности добычи питательного углекислого газа, водоросли подвергались постоянной бомбардировке ультрафиолетовым излучением таких уровней, при которых, скорее всего, погибнут практически все виды других живых существ на Земле. Для мониторинга температурных изменений и объемов излучения командой МКС использовались датчики, находящиеся за бортом МКС.
Все, кроме одного образца водорослей, выжили и развились в новые популяции после возвращения на Землю
В перспективе ученые из Института Фраунгофера хотят лучше понять особенности, которые используются водорослями для выживания. В частности, хотелось бы узнать, при каком уровне солнечного излучения они могут пострадать и пострадают ли вообще. Информация об этом может быть крайне полезной, например, при разработке методов и средств для защиты людей в рамках долгих космических перелетов. В конечном итоге ученые планируют провести ДНК-анализ водорослей, а также с помощью спектроскопических методов провести исследование молекулярных образований и других особенностей, отвечающих за «экранирование» и защиту этих водорослей.
Различные образцы зеленых водорослей CCCryo 101-99 дали рост после возвращения на Землю, спустя 450 проведенных дней фактически в открытом космосе
Эти исследования, помимо прочего, могут рассказать ученым о том, как могла выглядеть сама примитивная жизнь, когда условия на Земле были гораздо суровее, чем сейчас. Эти растения и их удивительные способности выживания также могут объяснить, каким образом некоторые организмы смогли пережить несколько периодов массового вымирания, один из которых, например, произошел после падения на Землю большого астероида, вызвавшего серьезные климатические изменения на планете.
Кстати говоря, об астероидах. Открытие ученых также позволяет в очередной раз заново взглянуть на гипотезу панспермии, согласно которой метеориты, кометы и астероиды могли являться источниками появления простейшей жизни на Земле. Исследование показывает, что определенные виды растений действительно способны выживать даже в таких сложных условиях, как космос. Однако доказывает ли это, что «семена жизни» были занесены на Землю именно с помощью метеоритов и комет – это уже другой вопрос.
Как указывалось выше, более практическое значение это исследование несет при разговоре о возможной колонизации Марса. Ведь в долгоиграющей перспективе производство пищи на Красной планете будет критически важным аспектом для выживания. Водоросли, в свою очередь, могут стать одним из источников кислорода и пищи.
