Биологи из Ягеллонского университета в Польше и Польской академии наук провели эксперимент 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.

Лишайники — настоящие первопроходцы, которые поселяются в самых суровых условиях. Со временем они могут заложить основу для превращения груды камней, песка или даже крыш в разнообразные экосистемы.

«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», — добавила она.

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.

В неблагоприятных обстоятельствах лишайники могут впадать в состояние покоя, а при контакте с водой — оживать, питаться и снова расти. Их способность выживать в экстремальных условиях Земли, как и у тихоходок, делает их перспективными объектами для исследований в области внеземной жизни.

Поскольку дуэты грибов и водорослей фундаментально зависят друг от друга, каждый вид лишайника называется так, как будто это один вид. В симуляции Марса были использованы два вида: покрытый корочкой, бледный и луковичный Diploschistes muscorum и темный, ветвистый, похожий на водоросль Cetraria aculeata.

Лишайники 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°C, а затем постепенно понижалась до двухчасовой марсианской ночи с температурой -26°C.

В резервуар закачивался газ, на 95% состоящий из углекислого газа, чтобы имитировать марсианскую атмосферу на уровне земли, с влажностью от 8 до 32%. Давление было установлено на очень низком уровне от 5 до 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 получили дозу рентгеновского излучения в 50 грей, сравнимую с той, которую поверхность Марса может получить за год от энергичных солнечных частиц и вспышек. Красная планета имеет тонкую атмосферу и не обладает глобальным магнитным полем — 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.

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

Марсоход Curiosity от NASA исследует Марс с 2012 года и недавно обнаружил доказательства существования на поверхности древних прудов и озер, свободных ото льда. Он выявил небольшие неровности, похожие на те, что можно увидеть на песчаных ложах озер на Земле.