I ricercatori della Lomonosov Moscow State University hanno studiato la resistenza dei microrganismi contro le radiazioni gamma a temperature molto basse. I risultati sono stati pubblicati in estremofili .

La temperatura media su Marte è di -63 °C, ma nelle zone polari e di notte può arrivare fino a -145 °C. La pressione atmosferica è molto più bassa di quella terrestre di 100-1000 volte, e il pianeta sperimenta forti radiazioni ultraviolette e ionizzanti. Fino ad ora, nessuno sapeva fino a che punto i microrganismi possono resistere a fattori così estremi. Scoprendo i limiti, gli scienziati possono valutare la sopravvivenza di microrganismi e biomarcatori in tutto il sistema solare. Queste informazioni diventeranno preziose nella pianificazione di missioni spaziali astrobiologiche, quando è importante scegliere con cura oggetti e territori di ricerca, oltre a sviluppare a fondo le tecniche per il rilevamento della vita.

Nel loro documento attuale, gli autori hanno studiato la resistenza alle radiazioni delle comunità microbiche nelle rocce sedimentarie del permafrost a bassa temperatura e bassa pressione. Queste rocce sedimentarie sono considerate un analogo terrestre della regolite, la superficie prodotta dall'erosione spaziale. Gli scienziati ipotizzano che la potenziale biosfera marziana potrebbe sopravvivere in uno stato crioconservato, e che il principale fattore che limita la durata della vita cellulare è il danno da radiazioni. Definendo il limite di resistenza alle radiazioni, i ricercatori possono stimare la sopravvivenza dei microrganismi nella regolite di varie profondità.

"Abbiamo studiato l'impatto congiunto di una serie di fattori fisici (radiazioni gamma, bassa pressione, bassa temperatura) sulle comunità microbiche all'interno del permafrost artico antico. Abbiamo anche studiato un oggetto unico creato dalla natura:l'antico permafrost che non si scioglie da circa 2 milioni di anni. In poche parole, abbiamo condotto un esperimento di simulazione che ha coperto le condizioni di crioconservazione nella regolite marziana. È anche importante che in questo documento, abbiamo studiato l'effetto di alte dosi (100 kGy) di radiazioni gamma sulla vitalità dei procarioti, mentre in studi precedenti non sono mai stati trovati procarioti viventi dopo dosi superiori a 80 kGy", ha detto il coautore Vladimir S. Cheptsov, uno studente post-laurea presso il dipartimento di biologia del suolo di Lomonosov MSU.

Durante la simulazione di questi fattori che influenzano i microrganismi, i ricercatori hanno utilizzato un'originale camera climatica costante che mantiene bassa temperatura e pressione durante l'irradiazione gamma. Gli autori notano anche che le comunità microbiche naturali sono state utilizzate come oggetto modello, colture non pure di microrganismi.

Le comunità microbiche hanno mostrato un'elevata resistenza alle condizioni dell'ambiente marziano simulato. Dopo l'irradiazione, il conteggio totale delle cellule procariotiche e il numero di cellule batteriche metabolicamente attive è rimasto al livello di controllo, mentre il numero di batteri coltivati ​​(quelli che crescono sui terreni nutritivi) è diminuito di 10 volte. Il numero di cellule metabolicamente attive di archaea è diminuito di tre volte. La diminuzione del numero di batteri coltivati ​​è stata probabilmente causata da un cambiamento nel loro stato fisiologico e non dalla morte.

Gli scienziati hanno rilevato una biodiversità abbastanza elevata di batteri nel campione esposto di permafrost, sebbene la struttura della comunità microbica abbia subito cambiamenti significativi dopo l'irradiazione. In particolare, popolazioni di actinobatteri del genere Arthrobacter, che non sono stati rilevati nei campioni di controllo, è diventato predominante nelle comunità batteriche dopo la simulazione. Ciò è stato probabilmente causato dalla diminuzione delle popolazioni batteriche dominanti, così gli actinobatteri del genere Arthrobacter potrebbero essere rilevati dai ricercatori. Gli autori suggeriscono anche che questi batteri sono più resistenti alle condizioni simulate. Ci sono stati anche studi che hanno dimostrato che questi batteri hanno una resistenza abbastanza elevata alle radiazioni ultraviolette, e il loro DNA è ben conservato nell'antico permafrost per milioni di anni.

"I risultati dello studio indicano la possibilità di una crioconservazione prolungata di microrganismi vitali nella regolite marziana. L'intensità delle radiazioni ionizzanti sulla superficie di Marte è di 0,05-0,076 Gy/anno e diminuisce con la profondità. Tenendo conto dell'intensità di radiazioni nella regolite di Marte, i dati ottenuti consentono di ipotizzare che gli ipotetici ecosistemi marziani potrebbero essere conservati allo stato anabiotico nello strato superficiale della regolite (protetta dai raggi UV) per almeno 1,3 milioni di anni, a una profondità di due metri per non meno di 3,3 milioni di anni, e ad una profondità di cinque metri per almeno 20 milioni di anni. I dati ottenuti possono essere applicati anche per valutare la possibilità di rilevare microrganismi vitali su altri oggetti del sistema solare e all'interno di piccoli corpi nello spazio, " ha aggiunto lo scienziato.

Gli autori hanno, per la prima volta, dimostrato che i procarioti possono sopravvivere all'irradiazione con radiazioni ionizzanti in dosi superiori a 80 kGy. I dati ottenuti indicano sia una possibile sottostima della resistenza alle radiazioni delle comunità microbiche naturali, sia la necessità di studiare l'effetto congiunto di un insieme di fattori extraterrestri e cosmici su organismi viventi e biomolecole in esperimenti su modelli astrobiologici.