Марс мог быть оазисом для микробов: железо спасало жизнь под чужим солнцем

Ионы железа защитили микробы от радиации на Марсе — Университет Сан-Паулу

Жизнь, возможно, оставила свои следы не только на Земле. Новое исследование учёных из Лаборатории астробиологии (AstroLab) Института химии Университета Сан-Паулу (USP) предполагает, что миллиарды лет назад микробы могли выживать в марсианских озёрах благодаря ионам железа, защищавшим их от разрушительного ультрафиолетового излучения. Об этом сообщает издание jornal.usp.br.

Марсианские воды как укрытие для жизни

Учёные выдвинули гипотезу, что в древних водоёмах Марса с высоким содержанием железа могли сохраняться условия, пригодные для жизни. Ионы железа (Fe³⁺) поглощают ультрафиолетовое излучение типа C, которое свободно проникает сквозь разрежённую атмосферу планеты и губительно действует на биомолекулы. Чтобы подтвердить эту идею, исследователи создали лабораторную модель, которая позволила изучить, насколько эффективно железо может защищать живые клетки в водной среде.

Для эксперимента они использовали дрожжи Saccharomyces boulardii - вид микроорганизмов, способный выдерживать кислую среду желудка и при этом чувствительный к ультрафиолету. Именно поэтому эти дрожжи стали удобной моделью для проверки гипотезы. Образцы помещались в растворы с разным содержанием ионов железа, после чего подвергались воздействию ультрафиолетового излучения различной интенсивности.

Результаты оказались показательными: даже небольшое количество Fe³⁺ заметно снижало вредное воздействие радиации. Выживаемость микроорганизмов оставалась высокой, а их размножение компенсировало потери, вызванные облучением.

"Мы искали простую и точную модель, которая позволит понять влияние разных уровней радиации и концентрации ионов железа", — объяснил первый автор исследования Габриэль Гонсалвеш Сильва, сотрудник AstroLab.

От лаборатории к Марсу

Модель, разработанная исследователями, позволила уточнить, на какой глубине в древних озёрах Марса могла сохраняться жизнь. По расчётам, для дрожжей Saccharomyces boulardii безопасной оказывалась глубина около одного сантиметра, а для бактерий Acidithiobacillus ferrooxidans - примерно один метр. Это означает, что даже неглубокие водоёмы могли обеспечивать достаточную защиту от радиации.

"Поскольку мы не можем напрямую исследовать древние марсианские озёра, наша модель помогает приблизительно понять, насколько они были пригодны для жизни", — отметила научный сотрудник Института химии Ана Паула Скьяво, соавтор работы.

Учёные связывают эти данные с геохимическими находками. На Марсе обнаружены минералы, такие как ярозит, формирующиеся в кислых и водных средах с высоким содержанием железа. Это служит доказательством того, что миллиарды лет назад на планете существовали подобные озёра. Особенно примечателен кратер Езеро — район, который сегодня исследует марсоход NASA Perseverance. Здесь могли существовать водоёмы, насыщенные железом, ещё три миллиарда лет назад, что подтверждают данные о глине, образовавшейся при длительных дождях.

Подтверждение гипотезы и мнения экспертов

Исследование получило признание научного сообщества. Профессор Государственного университета Лондрины Димас Зайя, один из ведущих специалистов по пребиотической химии, отметил, что работа "вносит важный вклад в поиск возможных форм жизни на Марсе".

"Это научное подтверждение того, что микроорганизмы способны существовать даже в крайне неблагоприятных условиях", — прокомментировал Зайя.

Поддержал выводы и бывший руководитель NASA Джеймс Грин, подчеркнув, что жизнь умеет адаптироваться к радиации:

"Микроорганизмы были найдены даже над озоновым слоем, где уровень облучения крайне высок. Они могут скрываться среди частиц пыли в разрежённой атмосфере", — написал он в комментарии.

Схожего мнения придерживается профессор Федерального университета долин Жекитиньонья и Мукури (UFVJM) Эвелин Санчес. По её словам, исследование демонстрирует, что границы выживаемости жизни гораздо шире, чем считалось раньше. "Работа укрепляет позиции Бразилии как лидера в астробиологических исследованиях", — подчеркнула Санчес, возглавляющая Бразильское общество астробиологии.

Руководитель AstroLab и профессор Института химии Фабио Родригес добавил, что его группа активно изучает организмы, устойчивые к ультрафиолетовому излучению.

"Такой стресс важен не только для Земли, но и для внеземных условий, где атмосфера не обеспечивает защиты", — отметил он.

Плюсы и минусы марсианских озёр с ионами железа

Исследование выявило как потенциальные преимущества, так и ограничения подобных сред.
Плюсы:

железо защищает микроорганизмы от ультрафиолетового облучения;
высокая кислотность не препятствует существованию некоторых видов бактерий;
наличие воды создаёт устойчивую биологическую нишу;
моделирование возможно при сравнительно простых условиях.

Минусы:

высокая концентрация ионов железа может быть токсична для других форм жизни;
тонкий слой воды не обеспечивает долгосрочной стабильности;
солнечная радиация могла быть переменчивой, создавая нестабильные условия.

Эти факторы вместе формируют сложную картину возможной обитаемости древнего Марса и перекликаются с исследованиями, где колониальные бактерии окисляют железо для получения энергии, оставляя следы, похожие на марсианские структуры.

Сравнение земных и марсианских экстремофилов

Учёные также сравнили марсианскую среду с земными аналогами. На Земле экстремофилы, живущие в горячих источниках, кислых шахтах или глубоких океанических трещинах, демонстрируют сходные механизмы защиты — от производства антиоксидантов до формирования плотных биоплёнок. Подобные стратегии могли использовать и гипотетические марсианские микроорганизмы, приспосабливаясь к сильному излучению и дефициту питательных веществ.

Сходства между земными и марсианскими условиями показывают, что жизнь может развиваться в самых неожиданных местах, если существуют базовые элементы — вода, энергия и химические вещества вроде железа.

Советы по поиску жизни на других планетах

При моделировании внеземных экосистем важно учитывать не только температуру и атмосферу, но и химический состав воды.
Железо и другие металлы могут играть роль естественных фильтров от радиации.
Для проверки гипотез нужно создавать лабораторные среды, максимально приближённые к реальным условиям планет.
Изучение экстремофилов на Земле помогает строить более точные модели возможной внеземной жизни.
Миссии вроде Perseverance следует направлять к местам, где геохимия указывает на прошлое присутствие воды с высоким содержанием железа.