Могут ли бактерии выжить в открытом космосе?
Космос – опасная и непригодная для жизни среда. По крайней мере для человека и других животных. И все же, на нашей планете существуют организмы, например, тихоходки, способные выжить в открытом космосе. Эти крошечные беспозвоночные, как показали результаты многочисленных научных исследований, могут пережить ядерный взрыв, падение астероида, радиацию и отсутствие кислорода и воды. Но как оказалось, тихоходки не единственные преуспели в выживании в экстремальных условиях. Так, недавно исследователи обнаружили, что вид бактерий Deinococcus radiodurans может жить в открытом космосе в течение трех лет. Эксперимент, проведенный за бортом Международной космической станции (МКС), приводит к противоречивой теории о том, как жизнь может путешествовать между планетами.
Роботизированная рука прикрепила бактерии на на борту Международной космической станции
Выжить в открытом космосе
Микробиологи потратили десятилетия на изучение экстремофилов – организмов, которые выдерживают экстремальные условия, чтобы понять как появилась жизнь на Земле. Некоторые экстремофилы могут жить без защиты в космосе в течение нескольких дней; другие могут жить годами, но только вырезая дом внутри скал. Эти открытия подтверждают теорию о том, что жизнь, как мы ее знаем, может перемещаться между планетами внутри метеоритов или комет.
Согласно данным работы, опубликованной в журнале Frontiers in Microbiology, бактерии Deinococcus radiodurans могут выживать в космосе не менее трех лет. Акихико Ямагиси, микробиолог из Токийского университета фармации и естественных наук, который руководил исследованием, считает, что результаты также предполагают, что микробная жизнь может путешествовать между планетами, не защищенными камнями.
К такому выводу исследователи пришли после завершения эксперимента, в ходе которого обрамленная бесконечным фоном темного, безжизненного космоса, роботизированная рука на МКС в 2015 году установила открытую коробку с микробами на поручне станции в 400 километрах от поверхности Земли.
Здоровые бактерии, помещенные в коробку, не имели никакой защиты от космических ультрафиолетовых, гамма и рентгеновских лучей.
Deinococcus radiodurans собственной персоной
Ямагиси и его команда рассмотрели несколько видов бактерий и Deinococcus radiodurans выделялся как исключительный. В период с 2010 по 2015 год его команда проводила эксперименты по испытанию D. radiodurans на имитируемых условиях Международной космической станции. Таким образом ученые показали, что бактерии выживут в открытом космосе и с помощью ракеты SpaceX запуск состоялся в апреле 2015 года.
Вместе с ракетой SpaceX в космос отправились три группы бактерий: одна на один год, другая на два года и еще одна на три. После того, как астронавты подготовили панели, роботизированная рука, разработанная исследования специально для эксперимента и управляемая с Земли, установила специальные панели на борту МКС. Каждая панель содержала две небольшие алюминиевые пластины, усеянные 20 неглубокими лунками для различных по размеру бактерий. Одна пластина «смотрела» вниз, на Международную космическую станцию, другая – в космос.
Еще больше увлекательных статей о том, какие эксперименты проводятся на борту Международной космической станции, читайте на нашем канале в Яндекс.Дзен. Там регулярно выходят статьи, которых нет на сайте.
Эксперимент с роботизированной рукой
Каждый год роботизированная рука Кибо размонтировала платформу, удерживающую панели, возвращая ее обратно на МКС, чтобы астронавты могли отправить образцы обратно на Землю для анализа. Полученные результаты показали, что бактерии Deinococcus выжили в трехлетнем эксперименте. Клетки бактерий Deinococcus во внешних слоях масс умирали, но эти мертвые внешние клетки защищали внутренние от непоправимого повреждения ДНК. И когда массы были достаточно большими – по-прежнему тоньше миллиметра – клетки внутри выживали в течение нескольких лет.
«Это напомнило мне именно ту стратегию, которую цианобактерии используют в Андах», – говорит Натали Каброль, астробиолог, не связанный с исследованием, руководит поисками внеземного разума в SETI. Каброл изучала, как цианобактерии – одна из старейших форм жизни на Земле – переносят интенсивное солнечное излучение, организуясь в слои, где клетки умирают снаружи и выживают внутри. Она была довольна тем, что эти результаты могут рассказать нам об экстремофилах, обитающих на Земле. Ее слова приводит Smithsonian magazine.
Происхождение жизни на Земле — самая большая загадка человечества
Помимо защитных слоев клеток в колониях, D. radiodurans оказались удивительно устойчивы к повреждениям от радиации. Их гены кодируют уникальные белки, которые восстанавливают ДНК. В то время как человеческие клетки содержат около двух копий ДНК, а большинство бактериальных клеток одну, D. radiodurans содержит до 10 избыточных копий.
Наличие большего количества копий важных генов означает, что клетки могут производить больше копий белков, которые фиксируют ДНК, поврежденную радиацией. Этот врожденный защитный механизм в сочетании с защитными наружными слоями клеток поддерживал жизнь микробов, несмотря на то, что уровень радиации был в 200 раз выше, чем на Земле.
Используя уже имеющиеся данные о том, как каждый дополнительный год влияет на клетки, команда предсказывает, что путешествующие колонии D. radiodurans могут выживать от двух до восьми лет между Землей и Марсом – и наоборот. По мнению авторов исследования, это говорит о том, что мы должны рассмотреть происхождение жизни не только на Земле, но и на Марсе.
Что такое массапанспермия?
Ранее проведенные исследования предполагают, что споры микробов могут выживать внутри горных пород – это называется литопанспермией. Проще говоря, литопанспермия – это разновидность теории панспермии, которая предполагает, что жизнь на Земле могла возникнуть благодаря микробам с другой планеты. Но Ямагиси считает, что результаты исследования экстремофилов, выдерживающих прямое воздействие космической радиации в течение многих лет без камней, являются причиной для нового термина: массапанспермия.
Согласно массапанспермии, где мassa означает массу на латинском языке, колонии бактерий способны выживать в космосе и могут распространяться от планеты к планете.
Не исключено, что жизнь могла попасть на нашу планета из космоса
Однако многие эксперты не решаются принять массапанспермию, аргументируя это тем, что доказательства жизнеспособности D. radiodurans в течение трех лет очень далеки от тех цифр, которые нужны для того, чтобы
отправить колонии бактерий на Марс. Хотя теоретически подобные путешествия бактерий возможны, ученые подсчитали, что материи может потребоваться до нескольких миллионов лет, чтобы покинуть одну планету и приземлиться на другой в пределах Солнечной системы.
И все же, авторы исследования смотрят в будущее с оптимизмом. Еще бы, ведь в условиях, в которых по нашему мнению не может выжить ни один живой организм, удалось выжить бактериям. Сегодня Ямагаси и его команда разрабатывает микроскоп для поиска жизни под поверхностью Марса. Желаем ученым удачи, а мы будем ждать новостей.
Источник
Где в космосе может скрываться жизнь?
Зона Златовласки
Не слишком холодно, не слишком жарко — такие условия, приемлемые для жизни встречаются не только на Земле, но и в некоторых других местах в космосе.
Мы, земляне, действительно должны быть счастливы. Наша планета находится в самом правильном месте Солнечной системы. Мы находимся не слишком близко к Солнцу, как, например Меркурий или Венера, где средняя температура может достигать более 400 °C. Но и не слишком далеко, как Юпитер или Сатурн, температура которых достигает минус 140 °C.
Но наша планета не единственная, обладающая такими идеальными условиями. Множество других обнаруженных планет и лун тоже находится в так называемой зоне обитания или зоне Златовласки. Планеты или луны, расположенные в такой зоне, находятся на правильном расстоянии от своей звезды, так что там не слишком холодно и не слишком жарко. Средняя температура на этих телах позволяет существование на их поверхности жидкой воды, основного ингредиента для возникновения жизни.
Конечно, расположение планеты в зоне обитаемости необходимое условие, но не достаточное. Например наш загадочный сосед, Марс, находится в обитаемой зоне нашей системы, однако для жизни, вероятнее всего, непригоден. Впрочем, колоссальные объемы льда, обнаруженные на Марсе, позволят в отдаленном будущем произвести его колонизацию, создав искусственное магнитное поле и атмосферу, подобную земной.
Нахождение планеты в зоне обитаемости совсем не означает, что на ней есть вода, но это значит что она там потенциально может быть. Эти потенциально пригодные для жизни миры должны соответствовать и другим требованиям, чтобы иметь возможность поддерживать жизнь. Например, иметь атмосферу, быть скалистой планетой (а не быть газовым гигантом) и иметь правильную смесь химических соединений, необходимых для функционирования живых организмов.
Есть ли в космосе жизнь?
Этот вопрос занимал сознание людей очень и очень давно, и возможно сейчас мы наконец близки к получению ответа. Несколько небесных тел были определены как потенциальные кандидаты на существование на них жизни.
Некоторые из них — планеты размера Земли, вращающиеся вокруг звезд, похожих на наше Солнце. Другие называются сверхземлями — их размер может быть до 45 размеров Земли.
Самой известной из этих планет, конечно, является Марс, где было подтверждено существование огромного количество воды, которая находится прямо под его поверхностью. Как уже было сказано выше, Марс со временем мог бы принять человеческую колонию.
Жизнь на спутниках планет
Сатурн, одна из крупнейших планет нашей Солнечной системы, имеет 62 луны, некоторые из которых — крошечные объекты диаметром 1 км. Другие — больше, чем некоторые планеты. Например, Титан, имеющий почти половину размера Земли.
Один из спутников Сатурна недавно оказался в центре внимания охотников за внеземной жизнью: Энцелад. Здесь ученые обнаружили обширные океаны воды, погребенные на глубине 30-40 километрах под поверхностью планеты, которая покрыта льдом и снегом, и где температура в полдень достигает -198°C! Космический зонд «Кассини» обнаружил присутствие всех жизненно важных ингредиентов для жизни в этих океанах: углерод, азот и водород.
«С точки зрения астробиологии это самое интересное место Солнечной системы», — сказал Крис Маккей, планетарный ученый из НАСА в недавнем новостном отчете.
Сатурн — не единственная планета со спутником, на котором может потенциально существовать жизнь. Луна Юпитера Европа также была целью космической разведки с 1960-х годов.
Прославленная книгой (и фильмом) «2001: Космическая одиссея», Европа имеет океан жидкой воды, глубиной от 15 до 20 километров, скрывающийся под слоем льда. По крайней мере два будущих проекта НАСА планируют более подробно изучить этот спутник.
Миссии Europa Clipper и Juice, которые планируют запустить в 2020 году, проведут подробные исследования поверхности Юпитера и трех его спутников — Ганимеда, Каллисто и Европы.
Жизнь за пределами Солнечной системы
В последние годы были обнаружены другие звездные системы, которые располагают потенциально пригодными для жизни планетами.
В прошлом году в опубликованном исследовании сообщалось об открытии землеподобной планеты, находящейся примерно в 41 световых годах от Земли. Планета, названная LHS 1140b, в 1,4 раза больше Земли, в два раза более плотна, и находится в обитаемой зоне своей звездной системы.
«Это самая захватывающая экзопланета, которую я видел за последнее десятилетие», — сказал ведущий автор Джейсон Диттманн из Гарвардско-Смитсоновского центра астрофизики в опубликованном пресс-релизе.
«Мы вряд ли можем надеяться на лучшую цель для решения одной из самых больших задач науки — поиска доказательств существовования жизни за пределами Земли».
Однако о внутреннем устройстве этой планеты еще ничего не известно.
«Сейчас мы просто высказываем догадки о содержании атмосферы этой планеты, — сказал Джейсон.
«Будущие наблюдения могут позволить нам впервые исследовать атмосферу потенциально пригодной для жизни планеты. Мы планируем искать воду и, в конечном счете, молекулярный кислород».
Планета 1140b была обнаружена при работе проекта MEarth, который направлен на поиски планет, подобных Земле. Помимо 1140b, проект MEarth обнаружил еще две планеты, подобные Земле, GJ1132b и GJ1214b.
Другая звездная система, в которой доказано существование потенциально пригодных для жизни планет, называется TRAPPIST-1. Система удалена на 39 световых лет от нашей планеты. Расположена она в созвездии Водолея, и последние наблюдения показали существование по меньшей мере семи малых планет, вращающихся вокруг центральной звезды этой системы. Из этих семи планет три найдены в обитаемой зоне.
«Эта планетная система удивительна не только потому, что мы нашли так много планет, но и потому, что все они удивительно похожи по размерам на Землю!» — заявил Michaël Gillon из Университета Льежа в Бельгии.
Две из этих планет, TRAPPIST-1b и TRAPPIST-1c, были дополнительно изучены и, вероятно, являются скалистыми планетами, такими как Земля, что делает их еще более вероятными кандидатами на наличие там жизни.
Другие потенциально пригодные для жизни планеты были обнаружены космическим телескопом NASA «Кеплер». Одна из этих планет, Kepler-452b, расположена в созвездии Лебедя возле звезды, которая очень похожа на наше Солнце. Планета примерно на 60% больше, чем Земля, но является ли она скалистой планетой и имеет ли она жидкую воду, остается загадкой.
Жизнь, как она есть
Но как на самом деле узнать, может ли планета поддерживать жизнь? Пока мы не найдем чужую форму жизни, все наши выкладки лишь теория. Однако недавно опубликованное исследование представило убедительные доказательства того, что один из видов микроорганизмов мог бы выжить на Энцеладе — спутнике Сатурна.
Соединения, найденные в Энцеладе, такие, как метан, диоксид углерода, аммиак и водород, могут быть использованы для питания некоторыми земными микроорганизмами.
В проведенном эксперименте исследователям удалось вырастить микроорганизмы в условиях состава и давления атмосферы, которые, как считается, присутствуют в Энцеладе. Исследователи обнаружили одного выжившего: это микроорганизм, теоретически способный выжить на Энцеладе.
«Микроорганизм Methanothermococcus okinawensis процветает и производит метан в условиях, подобных тем, которые встречаются на ледяной луне Сатурна — Энцеладе», — сообщил Симон Ритманн из Венского университета, возглавляющий новое исследование.
Кроме того, исследователи определили геологический процесс, известный как серпентинизация, который может привести к образованию достаточного количества водорода для выживания какой-либо формы жизни на Энцеладе.
Выводы подтверждают идею о том, что некоторые микроорганизмы могут процветать на Энцеладе и быть ответственными за часть метана, обнаруженного на этой луне.
Но найдем ли мы когда-нибудь разумную жизнь?
«Физиологические возможности нескольких организмов, обнаруженных на Земле, которые способны выживать в экстремальных условиях окружающей среды, позволяют предположить, что где-то во Вселенной может существовать чужая жизнь. Но мы можем найти жизнь и у себя на пороге — в Солнечной системе», — заявил Саймон.
Источник