Путешествие жизни в космосе

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Могла ли жизнь прилететь на Землю из космоса? Органика в космосе — уже не новость. Мы об этом рассказывали и не раз. В этой черной бездне со звездами астрохимики давно обнаружили уксусную кислоту, формальдегид, этиловый спирт, мочевину, окись этилена, диметиловый эфир, триптофан, бензол, фуллерены и многие десятки других веществ, содержащих углерод. Бензол в космосе нашли 30 лет назад.

А три года назад ученые обнаружили там же и вовсе неожиданные соединения — полиароматические углеводороды. Типичные представители этого класса соединений — нафталин, антрацен, фенантрен, бензпирен, кекулен. Это продукты неполного сгорания целлюлозы, то есть они образуются при лесных пожарах да и при сгорании любого органического сырья.

Многочисленные органические молекулы можно обнаружить на крошечных частичках ледяной пыли. Астероидная пыль тоже несет органику. В пылевых облаках, из которых образуются планеты, есть множество важных молекул. К ним относятся, например, вода, а также сложные органические молекулы. Поэтому сегодня ученые считают доказанным тот факт, что предшественники биологических соединений широко распространены в космосе.

Кометы, астероиды и звездная пыль разносят органику по окрестностям, оплодотворяя планеты, на которые попадают космические странники. И все же это только органика. А могут ли космические курьеры переносить настоящую жизнь — клетки, содержащие ДНК?

Ученые из университета Джона Хопкинса решили смоделировать ситуацию. Они предположили, что на древнем Марсе была жизнь. Не в смысле «Макдоналдс» и пункт доставки «Озон». Нет, ученые подумали о микроорганизмах, обитавших в грунте. При столкновении астероида с Красной планетой, а эти столкновения происходили очень часто, из кратера на ее поверхности с бешеной скоростью выбрасывались обломки грунта, где могли находиться марсианские микроорганизмы. Эти обломки покидали планету и, путешествуя по космосу, становились доставщиками жизни на все, что подвернется. Однако возможно ли это в принципе?

Вопрос логичный, потому что при соударении Марса и астероида в точке контакта развивается огромное давление — сотни миллионов килограммов на квадратный метр. Может ли в таких запредельных условиях выжить хоть что-то, хоть какой-то организм? Ученые решили получить ответ в эксперименте. Но для начала надо было выбрать подходящую жизнь — микроорганизм. Понятно, что речь идет о земном микроорганизме. Однако это существо должно было максимально походить на возможного сородича на Марсе.

И такой организм нашли. Исследователи обратили внимание на бактерию дейнококк радиодуранс (Deinococcus radiodurans), обитающую в высокогорных пустынях Чили. Эта экстремофилка действительно больше других похожа на гипотетическую форму жизни в суровых условиях Марса. Кстати, и сама пустыня Атакама в Чили очень похожа на Марс — по ландшафту, цвету, невероятной сухости и перепадам температур. Не случайно там проводят тренировки марсоходов и прочих инструментов, засылаемых на Марс.

Предыдущие исследования показали, что дейнококк может переносить экстремальный холод, экстремальную сушь, радиацию и кислородное голодание. Ничто ее не берет. Вообще, это одна из самых устойчивых бактерий к действию ионизирующего излучения. Она легко выживает в открытом космосе, были такие эксперименты. Долгое время ученые не могли объяснить этот феномен. А недавно разобрались.

Оказывается, у этой бактерии в клетке несколько копий генома, упакованных в виде торов. Представим, что ионизирующее излучение разорвало двойную спираль. Но поскольку она упакована в тор, свободные концы ДНК будут удерживаться вместе. Представьте бублик, который вы разрезали ножом. Две образовавшиеся поверхности в месте разреза будут по-прежнему прилегать друг к другу. Поэтому восстановить цельность цепи будет проще.

Исследователи поместили клетки бессмертного дейнококка на мембрану и зажали ее между стальными пластинами. Затем с помощью пневматического пистолета выстрелили снарядом с прикрепленной к нему пластиной, которая ударила по «сэндвичу» с бактериями со скоростью 480 км/час.

В момент удара давление на мембрану с микроорганизмами составило 3  гигапаскаля (это 300 миллионов килограммов на квадратный метр). И что же наши бактерии дейнококки? Невероятно, но они практически не пострадали от этого фантастического удара. А вот для кишечной палочки E. Coli такое давление оказалось невыносимым, выжили единицы.

Когда сравнили гены бактерии до и после эксперимента, ученые обнаружили, что столкновение активировало гены дейнококка, отвечающие за восстановление ДНК и поддержание целостности клеточной мембраны. Кстати, эта мембрана — еще один ключ к успеху. У дейнококка толстая клеточная стенка, толще, чем у других микробов, поэтому она способна выдерживать экстремальное давление.

Исследование подтверждает, что жизнь, выброшенная за пределы планеты, может распространяться и заселять новые миры, цепляясь за космические камни (PNAS Nexus). И возникает вопрос: а может, наша земная Deinococcus radiodurans из пустыни Атакама — дальний потомок тех самых марсианских экстремофилов, которых занесли на Землю обломки кратеров Красной планеты? Очень может быть. Во всяком случае эксперимент, о котором я рассказала, доказывает, что литопанспермия возможна!