باکتری های باستانی می توانند در زیر سطح مریخ زنده بمانند

مریخ محیطی خشن و غیرقابل بخشش دارد. به نظر می رسد سیاره سرخ به دلیل دمای خشک و یخبندان که میانگین آن 80- درجه فارنهایت (63- درجه سانتیگراد) در عرض های جغرافیایی متوسط ​​است، برای زندگی غیرقابل سکونت باشد. حتی بدتر: پروتون های خورشیدی و تشعشعات کیهانی قدرتمند کهکشانی به طور مداوم بمباران می شوند مارس.

در یک تحقیق پیشگامانه، یک تیم تحقیقاتی به رهبری برایان هافمن و آجی شارما از دانشگاه نورث وسترن کشف کردند که باکتری های باستانی ممکن است بسیار طولانی تر از آنچه قبلا تصور می شد در نزدیکی سطح مریخ زنده بمانند. همچنین، میکروب‌ها ممکن است در هنگام دفن به طور قابل توجهی بیشتر زنده بمانند زیرا از پروتون‌های خورشیدی و تشعشعات کیهانی کهکشانی محافظت می‌شوند.

این یافته‌ها این احتمال را تقویت می‌کند که اگر زندگی در مریخ تکامل یافته باشد، بقایای بیولوژیکی آن ممکن است در مأموریت‌های آینده آشکار شوند، از جمله ExoMars (مریخ‌نورد Rosalind Franklin) و Mars Life Explorer، که مته‌هایی را برای استخراج مواد از 2 متر زیر سطح حمل می‌کند.

محققان همچنین نشان دادند که برخی از گونه‌های باکتری ممکن است خصومت را تحمل کنند آب و هوا در مریخ، این احتمال را افزایش می دهد که فضانوردان و مسافران فضایی آینده ممکن است میکروب های خود را ناخواسته به سیاره معرفی کنند.

مایکل دالی، استاد آسیب شناسی در دانشگاه خدمات یکنواخت علوم بهداشتی (USU) و عضو کمیته آکادمی ملی حفاظت از سیاره، که این مطالعه را رهبری کرد، گفت: ارگانیسم‌های مدل ما به‌عنوان نماینده‌ای هم برای آلودگی رو به جلو مریخ و هم برای آلودگی زمین به عقب عمل می‌کنند، که باید از هر دوی آنها اجتناب کرد. نکته مهم این است که این یافته‌ها پیامدهای دفاع زیستی نیز دارند، زیرا تهدید عوامل بیولوژیکی، مانند سیاه زخم، همچنان یک نگرانی برای دفاع نظامی و میهن است.

هافمن گفت، ما به این نتیجه رسیدیم که آلودگی زمینی در مریخ اساساً دائمی خواهد بود - در بازه‌های زمانی هزاران سال. این می تواند تلاش های علمی برای جستجو را پیچیده کند زندگی مریخی. به همین ترتیب، اگر میکروب ها در مریخ تکامل یافته باشند، می توانند تا امروز زنده بمانند. این بدان معناست که نمونه‌های مریخ می‌توانند زمین را آلوده کنند.»

برای مطالعه خود، دانشمندان با تعیین حدود بقای پرتوهای یونیزان زندگی میکروبی شروع می کنند. سپس، شش نوع مختلف از باکتری‌ها و قارچ‌های زمینی را در معرض یک شبیه‌سازی خشک و منجمد قرار دادند سطح مریخ و آنها را با پروتون یا پرتوهای گاما (برای تقلید تابش در فضا) منفجر کرد.

هافمن گفت، هیچ آب روان یا آب قابل توجهی در این منطقه وجود ندارد جو مریخیبنابراین سلول ها و هاگ ها خشک می شوند. همچنین مشخص است که دمای سطح مریخ تقریباً شبیه یخ خشک است، بنابراین در واقع عمیقاً یخ زده است.

در پایان، دانشمندان به این نتیجه رسیدند که برخی از میکروارگانیسم‌های زمینی می‌توانند در دوره‌های زمین‌شناسی صدها میلیون سال روی مریخ دوام بیاورند. دانشمندان دریافتند که یک میکروب مقاوم به نام Deinococcus radiodurans یا "Conan the Bacterium" برای زنده ماندن در شرایط سخت مریخ بسیار مناسب است. باکتری کونان با زنده ماندن در مقادیر زیادی از تشعشعات در محیط های سرد و خشک، از هاگ های باسیلوس که ممکن است میلیون ها سال روی زمین زندگی کنند، دوام آورد.

دانشمندان نمونه ها را در معرض دوزهای بالای تابش گاما قرار دادند و پروتون هامشابه آنچه مریخ در زیرسطح نزدیک تجربه می کند، و همچنین دوزهای بسیار پایین تر، مشابه آنچه که اگر یک میکروارگانیسم در اعماق دفن شود، اتفاق می افتد.

سپس تجمع آنتی اکسیدان های منگنز در سلول های باکتری در معرض توسط تیم هافمن در نورث وسترن با استفاده از یک تکنیک طیف سنجی پیچیده اندازه گیری شد. هافمن بین تعداد آنتی اکسیدان های منگنزی که یک میکروب یا هاگ آن حمل می کند و اندازه دوز تشعشعی که می تواند تحمل کند، همبستگی پیدا کرد. بنابراین، داشتن آنتی اکسیدان های منگنز بیشتر، مقاومت در برابر اشعه را افزایش می دهد و طول عمر را بهبود می بخشد.

در تحقیقات قبلی، دانشمندان کشف کردند که باکتری Conan می تواند 25,000 واحد تشعشع (یا "خاکستری") یا حدود 1.2 میلیون سال درست زیر سطح مریخ را تحمل کند، در حالی که در مایع نگهداری می شود. با این حال، آخرین مطالعه نشان داد که باکتری انعطاف پذیر می تواند 140,000 پرتوهای خاکستری را در هنگام خشک شدن، یخ زدن و مدفون شدن عمیق تحمل کند - شرایطی که مشخصه آب و هوای مریخ است. دوز کشنده انسان 28,000 برابر بیشتر از این است.

اگرچه کانن، باکتری، تنها می‌توانست برای چند ساعت در سطح زنده بماند در حالی که در نور ماوراء بنفش غوطه‌ور می‌شد، عمر آن زمانی که سایه‌دار یا مستقیماً در زیر سطح مریخ قرار می‌گرفت، به‌طور چشمگیری بهبود می‌یابد. مدت بقای باکتری کانن که تنها 10 سانتی متر زیر سطح مریخ مدفون شده است به 1.5 میلیون سال افزایش می یابد. و وقتی این باکتری کدو تنبلی در عمق 10 متری مدفون شود، می تواند تا 280 میلیون سال زنده بماند.

دالی گفت اگرچه D. radiodurans مدفون شده در زیرسطح مریخ نمی تواند به مدت 2 تا 2.5 میلیارد سال از زمان ناپدید شدن آب جاری در مریخ در حالت خفته زنده بماند، چنین محیط های مریخی مرتباً تغییر می کنند و توسط ذوب می شوند. برخورد شهاب سنگ. ما پیشنهاد می‌کنیم که ذوب دوره‌ای می‌تواند باعث ایجاد مجدد جمعیت و پراکندگی متناوب شود. همچنین، اگر زندگی مریخی وجود داشته باشد، حتی اگر شکل‌های حیات زنده در حال حاضر در مریخ وجود نداشته باشند، درشت مولکول‌ها و ویروس‌های آن‌ها بسیار بسیار طولانی‌تر زنده می‌مانند. این احتمال را تقویت می کند که اگر زندگی در مریخ تکامل یافته باشد، این امر در ماموریت های آینده آشکار خواهد شد.

مرجع مجله:

1. ویلیام اچ. هورن، رابرت پی. ولپ و همکاران. اثرات خشک شدن و انجماد بر بقای تابش یونیزه کننده میکروبی: ملاحظات برای بازگشت نمونه مریخ. Astrobiologyبه DOI: 10.1089/ast.2022.0065