Группа исследователей из Университета Флориды впервые показала, что земной микроорганизм, любящий соль, способен не просто выживать, а активно расти в условиях, близких к тем, что могут существовать в крошечных карманах солёной воды прямо под поверхностью Марса. Речь идёт об архее Haloferax volcanii — обитателе таких экстремально солёных мест, как Мёртвое море.

«Мы показываем, что эти галофильные микроорганизмы могут активно расти в бескислородной атмосфере низкого давления и в жидкости с высоким содержанием соли, содержащей вредные марсианские химические вещества, похожие на отбеливатель, — перхлораты», — говорит астробиолог Адам Робинсон из Университета Флориды. «И этого раньше никому не удавалось продемонстрировать».

Почему именно солёные карманы под поверхностью

Идея эксперимента родилась из предположения, что сразу под поверхностью Красной планеты могут находиться небольшие объёмы жидкой солёной воды. Такие места пока не обнаружены, признаёт Робинсон, но работы других учёных указывают на их возможное существование. Если они есть, условия там должны быть суровыми: очень мало кислорода или его нет вовсе, давление значительно ниже земного, а вода насыщена солями, нитратами и перхлоратами — соединениями, которые на Земле входят в состав отбеливателей и для большинства живых организмов смертельны.

Именно эти параметры команда воспроизвела в лаборатории. Haloferax volcanii выбрали не случайно: этот вид хорошо себя чувствует в чрезвычайно солёной воде и, в отличие от многих других экстремофилов, его относительно легко культивировать.

160 дней при давлении в 40 раз ниже земного

Микроорганизмы поместили в воду с концентрацией соли 225 граммов на литр. Затем в течение 160 дней их держали при температуре 21 °C и давлении всего 24 миллибара. Для сравнения, нормальное атмосферное давление на уровне моря на Земле составляет 1013 миллибар — то есть в эксперименте оно было ниже земного более чем в 40 раз. Контрольные группы выращивали в той же жидкости, но при обычном земном давлении.

Количество нитратов и хлоратов в разных культурах варьировалось. Несмотря на низкое давление и агрессивную химию среды, микроорганизмы продолжали размножаться, хотя и медленнее, чем в контрольных условиях. О росте свидетельствовало помутнение жидкости — стандартный способ оценки роста микробных культур. Кроме того, микробы расщепляли нитраты и перхлораты. А с помощью растрового электронного микроскопа исследователи увидели, что на поверхностях в больших количествах сформировались биоплёнки — сообщества микроорганизмов, прикреплённые к субстрату.

«Это довольно убедительное доказательство того, что микроорганизмы действительно росли, а не просто выживали», — подчёркивает Робинсон. Ранее во многих работах было показано, что микробы способны выживать в марсианских условиях. Но лишь единичные исследования демонстрировали их рост. Для солелюбивых экстремофилов такое показано впервые.

Осторожный оптимизм и вопросы без ответов

Стоит оговориться: условия эксперимента не полностью совпадают с марсианскими. Давление и температура, использованные командой, возможно, несколько выше тех, что реально встречаются на Марсе. Кроме того, в питательную среду добавляли дрожжевой экстракт как источник углерода. «Жидкость похожа на марсианскую тем, что она очень солёная и содержит хлораты и нитраты. Но в другом отношении она не марсианская: мы добавляем сложный источник углерода, который сегодня на Марсе вряд ли можно найти», — объясняет Робинсон. По его словам, это лишь отправная точка для будущих экспериментов.

В следующих опытах команда планирует заменить дрожжевой экстракт ацетатом — соединением, которое, как считается, действительно может присутствовать на Марсе. Кроме того, исследователи уже проверяют, смогут ли холодолюбивые солелюбивые микроорганизмы расти при температурах от 0 до 4 °C и давлении от 7 до 12 миллибар.

Геолог Шон Макмэхон из Эдинбургского университета обращает внимание на важный нюанс. Днём температура на поверхности Марса может подниматься выше 21 °C, но давление там составляет лишь около 6–12 миллибар. При таком давлении вода не может оставаться жидкой, а без жидкой воды нет жизни. Под поверхностью, где давление могло бы достигать 24 миллибар, температуры, наоборот, держатся значительно ниже нуля. Так что сочетание условий, использованное в эксперименте, на реальном Марсе может и не встречаться в одном месте.

Робинсон, впрочем, считает, что такие условия на Марсе всё же возможны. Его команда продолжает исследования, в том числе с микроорганизмами, предпочитающими низкие температуры.

Откуда марсианские микробы возьмут пищу

Остаётся и вопрос о долгосрочном источнике пищи для гипотетических марсианских микроорганизмов. Наиболее вероятный кандидат — углекислый газ из атмосферы. Некоторые микроорганизмы, называемые метаногенами, способны использовать CO₂ как источник углерода, выделяя при этом метан. Метан на Марсе уже наблюдали. На Земле существуют солелюбивые метаногены, и команда надеется в будущих экспериментах проверить их рост в марсианских условиях.

Любопытно, что даже сам факт роста земного микроорганизма при столь низком давлении удивителен: нигде на поверхности Земли атмосферное давление не опускается до таких значений. Но если жизнь на Марсе возникла миллиарды лет назад, когда условия там были мягче, у неё, по словам астробиолога Скотта Перла из Музея естественной истории в Лос-Анджелесе, было достаточно времени, чтобы адаптироваться к постепенно ухудшающейся среде.

Почему мы до сих пор не знаем, есть ли на Марсе вода

Частично неопределённость с солёными карманами воды связана с осторожностью самих учёных и инженеров. После миссий «Викинг» 1976 года, которые дали возможные, но спорные признаки жизни, космические агентства стараются не отправлять аппараты в наиболее перспективные с точки зрения обитаемости районы. «Мы сознательно избегаем областей, которые считаются потенциально обитаемыми, — говорит Робинсон. — Мы не хотим загрязнять места, где, возможно, есть жизнь, нашими собственными космическими аппаратами и посадочными модулями».

Этот парадокс — искать жизнь, но бояться её занести — хорошо знаком исследователям Марса. Мы уже писали о том, как бактерии под землей питаются радиацией, и о том, что даже самые строгие проверки метеоритных «следов жизни» не останавливают поиск. Новый эксперимент с Haloferax volcanii добавляет в эту картину важный штрих: если в солёных грунтовых водах Марса и есть жизнь, она может быть не просто спящей, а активно растущей — прямо сейчас.