Астробиологи из Эдинбургского университета пришли к выводу, что образование биопленок могло бы помочь бактериям выжить в марсианских условиях. Кроме того, выяснилось, что высушенные биопленки гораздо более жизнеспособны, чем увлажненные. Об этом сообщается в работе, выложенной на сервере препринтов biorXiv.org.
Биопленка представляет собой сообщество микроорганизмов, которые прикреплены друг к другу и погружены в выделяемое ими вещество — слизь. По сравнению с одиночными микробами, биопленка гораздо более устойчива к внешним угрозам, таким как нехватка воды и низкий pH, что во многом объясняется быстрым обменом информацией между обитателями сообщества. На Земле биопленки широко распространены (например, зубной налет — это тоже биопленка) и достаточно хорошо изучены, однако ученым до сих пор очень мало известно о том, как подобные сообщества будут вести себя в экстремальных условиях космоса и других планет.
Особенно привлекательным объектом для исследований считается Марс. В 2015 году ученым удалось найти свидетельства существования потоков соленой воды на его поверхности, а это значит, что гипотетически на Красной планете может существовать жизнь, подобная земной. Чтобы понять, могут ли микроорганизмы выжить в марсианской воде, авторы новой работы провели соответствующий эксперимент.
Исследователи поместили колонии бактерий Sphingomonas desiccabilis, а также одиночные организмы в семь растворов, имитирующих возможный химический состав воды на древнем и современном Марсе. Часть этих растворов были щелочными карбонатно-хлоридными жидкостями, которые когда-то могли контактировать с метеоритом Нахла, другие содержали хлорид и сульфат магния, а один раствор был богат перхлоратами магния, ранее обнаруженными в грунте Марса спускаемым аппаратом «Феникс».
Астробиологи наблюдали за бактериями в течении пяти часов. Как и ожидалось, микробы хорошо чувствовали себя в растворах с низкой ионной силой, высокой активностью воды и нейтральным pH. Когда организмы оказывались в кислой среде, содержащей в 70 раз больше соли, чем самый «слабый» раствор, они погибали. Однако исследователи заметили, что биопленки, которые были высушены до того, как их опустили в жидкость, могли выжить в течение гораздо более длительного срока, чем увлажненные колонии и отдельные микроорганизмы. Так, в одном из растворов сухая биопленка сохраняла жизнеспособность в течение 240 минут, увлажненная — в течение 30 минут, а единичные бактерии «продержались» всего 10 минут. Причем после того, как почти лишенные воды колонии помещали в раствор, они начинали расти — вероятно для того, чтобы создать барьер между собой и окружающей средой.
Исследование показывает, что биопленки, вероятно, могли бы некоторым образом адаптироваться к экстремальным условиям на Красной планете. Однако астробиологи не изучали долгосрочные эффекты нахождения колоний микробов в соленых растворах, а также не учитывали другие особенности планеты, такие как низкое давление и сильную радиацию. Тем не менее, работа ученых позволяет определить, что именно стоит искать на Марсе, а также предостерегает будущие миссии, демонстрируя им, что земные биопленки, если они случайно попадут на космический корабль и переживут путешествие, смогут, вероятно, некоторое время существовать в «особых регионах» планеты (таких, как повторяющиеся наклонные удлиненные структуры (recurring slope lineae). Это может нарушить чистоту марсианских исследований.
Недавно ученые обнаружили, что биопленки способны привлекать новые бактерии в сообщество, посылая им особые электрические сигналы. Причем на «призыв» могут откликаться организмы других видов, что показывает возможность межвидовой дистанционной коммуникации между микробами. В 2015 году исследователи выяснили, что археи и бактерии в сообществах, ответственных за окисление метана и восстановление сульфатов в придонных водах, связаны между собой тонкими нитями, через которые они передают друг другу электроны.
Кристина Уласович