Исследование показало, что дрожжи Saccharomyces cerevisiae обладают удивительной способностью адаптироваться к экстремальному физическому и химическому давлению. Для имитации ударов метеоритов использовалась специальная гиперзвуковая труба, генерирующая волны, в 5,6 раза превышающие скорость звука.
Ученые поместили микробов в условия Марса, но микробы отказались погибать
Ученые из Индийского научного института в Бангалоре провели уникальный эксперимент, чтобы выяснить, способны ли земные организмы пережить суровые условия Красной планеты. Исследователи подвергли обычные пекарские дрожжи воздействию мощных ударных волн и токсичных солей перхлоратов, имитируя падение метеоритов и состав марсианской почвы.
Марс. NASA
Перхлораты, обнаруженные в марсианском грунте аппаратом «Феникс», считаются главным препятствием для жизни. Они буквально разрывают водородные связи, удерживающие структуру белков и ДНК. Но дрожжи выработали механизм защиты от такого химического разрушения, а это значительно повышает шансы на существование микробной жизни в подповерхностных слоях Марса, где радиация ниже, а влага может сохраняться в виде концентрированных рассолов.
Одновременно с этим клетки помещались в среду с высокой концентрацией перхлората натрия, который обычно разрушает белковые связи. Несмотря на замедление роста, значительная часть популяции выжила. Работа опубликована в журнале PNAS Nexus.
Клетки дрожжей, образующие крошечные скопления РНК-белковых комплексов (желтые точки) в условиях стресса.
Как отмечает ведущий автор работы Рия Дхаге: «Одной из самых больших сложностей была настройка установки HISTA для воздействия ударных волн на живые клетки дрожжей — то, что раньше никогда не предпринималось, — а затем извлечение дрожжей с минимальным загрязнением для дальнейших опытов». Успех эксперимента подтвердил, что фундаментальные клеточные механизмы защиты позволяют жизни сохраняться даже при катастрофических нагрузках.
Молекулярный щит жизни
Чем сильнее стресс, тем больше рибонуклеопротеиновых скоплений (RNP), как видно на примере этих дрожжевых клеток, подвергшихся воздействию ударных волн и химических веществ.
Секрет выживания микроорганизмов крылся в формировании особых структур — рибонуклеопротеиновых конденсатов. Это временные «укрытия» внутри клетки, состоящие из РНК и белков, которые возникают в ответ на стресс. В ходе тестов были зафиксированы два типа таких образований: стресс-гранулы и Р-тельца. Ударные волны провоцировали появление обоих видов, тогда как химия Марса в основном вызывала рост Р-телец. Эти капли защищают генетический материал и регулируют использование РНК, пока условия не станут благоприятными. Когда внешнее давление исчезает, конденсаты растворяются, и клетка возвращается к нормальной жизнедеятельности.
Эксперименты с модифицированными дрожжами, лишенными способности создавать такие «щиты», показали резкое падение выживаемости. Это доказывает, что именно молекулярная гибкость является ключом к колонизации экстремальных миров.
Соавтор исследования Пурушарт И. Раджьягуру подчеркнул значимость открытия: «Мы были удивлены, наблюдая, как дрожжи выживают в условиях марсианского стресса. Надеемся, что эта работа подтолкнет к тому, чтобы брать дрожжи на борт в будущих космических исследованиях».