Может ли жизнь путешествовать по космосу не на борту фантастических звездолетов, а верхом на обломках горных пород, выброшенных в бездну силой космических катастроф? Эта захватывающая идея, известная как гипотеза литопанспермия, долгие годы будоражила умы ученых и писателей-фантастов.
Новое исследование Университета Джонса Хопкинса переводит эту гипотезу из разряда умозрительных рассуждений в область практической науки, доказывая, что некоторые земные формы жизни способны выдержать поистине адские условия, сопровождающие межпланетный перелет внутри астероида. Работа, опубликованная в журнале PNAS Nexus, не только приближает нас к разгадке тайны происхождения жизни на Земле, но и заставляет по-новому взглянуть на протоколы безопасности будущих космических миссий.
В центре исследования находится крошечное, но невероятно выносливое существо: бактерия Deinococcus radiodurans. Этот микроб, обнаруженный в высокогорных пустынях Чили, давно известен своей почти мифической устойчивостью к экстремальным условиям: он выживает в лютом холоде, в условиях полного высушивания и под воздействием смертоносных для всего живого доз радиации.
Именно его необычайная живучесть и привлекла внимание научной группы под руководством К.Т. Рамеша. Ученые рассудили, что если жизнь на Марсе (или другой планете) существует или существовала, то она, скорее всего, обладает сходными механизмами защиты, ведь условия на соседней планете далеки от земного рая.
Чтобы проверить, сможет ли бактерия пережить ключевой этап гипотетического путешествия — момент выброса с родной планеты при ударе астероида, команда создала уникальную экспериментальную установку. Они поместили образцы бактерий между металлическими пластинами и выстрелили в них снарядом из газовой пушки. Этот удар создавал колоссальное давление от одного до трех гигапаскалей.
Для понимания масштаба: давление на дне Марианской впадины, глубочайшей точки Мирового океана, составляет всего лишь одну десятую гигапаскаля. Даже самое низкое давление в эксперименте в десять раз превышало этот показатель, а самое высокое приближалось к условиям, которые могут возникнуть при выбросе фрагментов породы с Марса.
Результаты эксперимента превзошли все ожидания и, по ироничному замечанию одного из исследователей, привели к поломке оборудования, но никак не к гибели бактерий. Deinococcus radiodurans продемонстрировал поразительную стойкость. При давлении в 1,4 гигапаскаля выживаемость была почти стопроцентной. Даже когда давление подняли до 2,4 гигапаскаля, более половины бактерий остались живы. Микроскопический анализ показал, что после самых сильных ударов у клеток действительно возникали повреждения мембран и внутренних структур, но бактерия, обладающая мощными механизмами репарации (восстановления), справлялась с этими травмами. Сама конструкция установки разрушилась от нагрузок раньше, чем закончились последние выжившие микроорганизмы.
Это открытие имеет далеко идущие последствия. Оно означает, что теоретически жизнь способна пережить самый драматичный этап своего межпланетного путешествия — выброс в космос, связанный с чудовищными перегрузками. Конечно, впереди бактерию ждут долгие годы (или даже миллионы лет) странствий в вакууме под воздействием космической радиации, но работа коллег из Джонса Хопкинса показывает, что этот первый и, возможно, самый сложный барьер для жизни не является непреодолимым.
Исследование поднимает и более практические вопросы, касающиеся защиты планет. Если фрагменты марсианской породы с потенциальными микроорганизмами могут достигать Земли, то этот процесс должен быть двусторонним. Земные бактерии, выжившие при ударе астероида, теоретически могут быть занесены на другие небесные тела. Особое беспокойство ученых вызывает спутник Марса Фобос. Он находится так близко к Красной планете, что выброшенный с Марса материал достигает его гораздо быстрее и с гораздо меньшими ударными нагрузками, чем требуется для путешествия к Земле.
Это означает, что если мы отправим миссию на Фобос, чтобы собрать образцы его грунта, мы рискуем вместе с ними собрать и потенциально вернуть на Землю марсианскую жизнь, даже не подозревая об этом. Или, что не менее важно, мы можем сами загрязнить Фобос земными микроорганизмами, прибывшими на космическом аппарате, создав ложное впечатление об обнаружении внеземной жизни. Авторы работы настаивают на том, что полученные данные требуют пересмотра существующих протоколов планетарной защиты, особенно для миссий, возвращающих образцы.
В будущем команда исследователей планирует выяснить, приведет ли многократное воздействие ударных нагрузок к адаптации и повышению устойчивости бактериальных популяций. Они также намерены проверить, насколько живучими в таких условиях окажутся другие организмы, например, грибы. Это исследование не только доказывает удивительную жизнестойкость микробов, но и открывает новую главу в дискуссии о том, как жизнь может распространяться по Вселенной.