Tadqiqotchilar Rio de Janeiro qirg'oqidagi gipertonik ko'ldagi bakteriyaning Mars yuzasida uchraydigan vaqtincha ko'llarga o'xshash xususiyatlarga ega yoki yo'qligini tahlil qilishmoqda. Kosmik tadqiqotlarning eng qiziqarli savollaridan biriga javob topishga yordam berish uchun – ya'ni Mars biz biladigan hayotni saqlab qolishi mumkinmi – São Paulo universiteti Kimyo instituti bilan bog'liq Astrobiologiya laboratoriyasi (AstroLab) olimlari Staphylococcus nepalensis (S. nepalensis) bakteriyasidan foydalanmoqda.
Bakteriya va uning ekstremal yashash muhiti
S. nepalensis, dastlab 2003-yilda Nepal qo'yining oshqozon tizimida aniqlangan, keyinchalik uy mushuklarining tirnash xatlari va Rio de Janeirodagi Araruama hududidagi ba'zi gipertonik ko'llar kabi boshqa turli xil mezbonlar va muhitlarda ham aniqlangan, bu yerda tuz konsentratsiyasi dengiz suvidan yuqori.
Bu bakteriya juda og'ir muhitda yashashdagi ajoyib qobiliyati tufayli, u Marsning nomlangan vaqtincha tuzli suvlarida uchraydigan kabi ekstremal Mars sharoitlarini takrorlovchi tajribalarda o'rganilmoqda – bu Mars yuzasida qisqa muddatga paydo bo'ladigan yuqori tuzli suv oqimlari.
Advers sharoitlarga chidamlilikni o'rganish
Bakteriya yuqori tuz darajalariga va tuzlilikning keskin o'zgarishlariga qanday chidashi tahlil qilinishi, Marsdagi bunday vaqtinchalik muhitlar, masalan, ushbu tuzli suvlar, mikroorganizmlar uchun minimal talablarni qondirish potentsialiga ega ekanligini tushunish imkonini beradi, bu esa aksariyat ma'lum hayot shakllari uchun ekstremal sharoitlarga moslashgan organizmlardir.
2019-yilda AstroLabga bog'liq tadqiqot guruhlari Fluminens shtati qirg'oqidagi Lagos mintaqasida joylashgan va sayyoraning eng katta doimiy gipertonik suv massasiga ega oltita tumanli ko'l majmuasida S. nepalensis ni topdi. Bakteriya aynan Brejo do Espinho ko'liga topilgan, bu dengiz bilan kanal orqali bog'langan tuzli suv tanasi bo'lib, o'rtacha chuqurligi 2 sm dan 2 m gacha o'zgaradi, bu esa yil davomida tuzlilikning o'zgarishini kuchaytiradi.
Qurg'oqchilik davrlarida tuz konsentratsiyasi sezilarli darajada oshadi, shu bilan birga yomg'irli mavsumlarda keskin pasayadi. S. nepalensis ushbu mavsumiy tebranishga shunchalik samarali moslashganki, u Mars yuzasi kabi juda zararli joyda mikrob hayoti qanday saqlanib qolishi mumkinligini sinovdan o'tkazish uchun qimmatli modelga aylandi.
Marsdagi tuz kimyosi
Natriy xloridi bizning sayyoramizdagi eng keng tarqalgan tuzdir, shuningdek, kaltsiy karbonat, kaltsiy sulfat va natriy bikarbonat ham bor. Bu tuzlarning hech biri kaotropiya xususiyatiga ega emas, ya'ni oqsil va DNK kabi muhim makromolekulalarni tartibsizlikka keltirish, bu esa kimyoviy bog'lanishlarning buzilishi va biologik funksiyaning yo'qolishiga olib keladi.
Bunga qaraganda, Marsning tuz tarkibi farqli. 2008-yildan beri Phoenix missiyasi orqali Mars yuzasida Yerda noyob bo'lgan perkloratlar miqdori mavjudligi ma'lum. Marsdagi kaltsiy, magniy va natriy perkloratlari yuqori darajada kaotropikdir. Biroq, bu tuzlarning bir xususiyati umid uyg'otadi: perkloratlar, ayniqsa magniy va kaltsiy perkloratlari, higroskopikdir, suv molekulalarini tortadi va suvli eritmalarning muzlash nuqtasini keskin pasaytiradi.
Bu Mars yuzasida tuzli suvlar hosil bo'lishiga yordam berishi mumkin, chunki o'rtacha harorati taxminan -60 °C, poloqlarda -150 °C dan +20 °C gacha o'zgarishi mumkin. Hatto kichik va vaqtincha miqdorda, bu gipertonik suyuqlik sayyoraning yozida mavjud bo'lishi mumkin, bu esa u yerda qandaydir hayotning saqlanib qolishi mumkinligi haqida rag'batlantiruvchi ma'lumotdir. Bundan tashqari, Chikajdagi Atakama cho'lida uchraydigan ekstremofillar perkloratlardan energiya manbai sifatida foydalanadilar va bu cho'l Marsga o'xshash muhit sifatida qaraladi.
Qizil Sayyyoraning yoz sikllari
AstroLab tadqiqotchilari S. nepalensis ning perkloratlarning ta'siriga qarshi kurashish mexanizmlarini qo'llab-quvvatlab, Mars sharoitlariga qanday moslashishi mumkinligini o'rganmoqda. Fokus Marsning vaqtincha tuzli suvlarining yoz sikllariga mikroorganizmining javobini tushunishdir, ular tunlarda muzlaydi va kun davomida suyuq holatga qaytadi.
Marsdagi tuzli suvlar barqaror emas. Kun davomida harorat oshganda, suv erib, biologik kimyoviy reaksiyalar uchun yanada mavjud bo'ladi. Shu bilan birga, ko'proq suyuq suv tuzlangan suvda to'plangan tuzni suyultiradi. Tun tushganda va yuzaki harorat pasayganda, teskarisi sodir bo'ladi: eritmalar muzlaydi, mavjud suyuq suv miqdorini kamaytiradi va muzdagi tuz konsentratsiyasini oshirib, quruqlik va tuz konsentratsiyasining ortishiga olib keladi. Ushbu beqarorlik qisqa muddatlarda ma'lum hayot uchun jiddiy biologik muammolarni keltirib chiqaradi.
Tajribalar natijalari, rasman 'Marsdagi Yoz' deb nomlangan, S. nepalensis ning Fluminens ko'lidagi kuzatilgan moslashuvchanligi Marsdagi muhit stressorlariga moslashish yo'li bo'lishi mumkinligini ko'rsatishi mumkin.
Genetik mexanizmlar va moslashuv
Tuzlilikning katta o'zgarishlariga chidamlilikdan tashqari, S. nepalensis antibiotiklarga qarshi kurashish genlarini Staphylococcus aureus (S. aureus) ga gorizontal ravishda uzatish qobiliyati bilan ham o'rganiladi, bu esa insonlar va boshqa hayvonlarning terisi va nafas olish yo'llarida mavjud bo'lgan bir xil turdagi turlardan biridir.
S. nepalensis dan farqli o'laroq, S. aureus jiddiy infeksiyalarga sabab bo'lishi mumkin va ba'zi hollarda o'limliligi tufayli tadqiqotlarning obyekti bo'lgan. Gorizontal gen transferi ayniqsa xavfli, chunki u S. aureus ning mavjud davolanishlarga chidamliligini oshirishi mumkin. Bu mexanizm bir avlod ichida sodir bo'ladi, bu esa ko'p avlodlarning genetik merosiga bog'liq bo'lmasdan yangi xususiyatlarni egallashga imkon beradi va selektiv muhit bosimlariga moslashishni tezlashtiradi.
AstroLab tadqiqotchilari S. nepalensis ning genetik kodini ham tekshirib, bu moslashuvchanlik qobiliyatining molekulyar mexanizmlarini aniqlashga harakat qilishmoqda, maqsad – bakteriya yuqori perklorat konsentratsiyalari va tuzlilikning ekstremal o'zgarishlariga duch kelganda qaysi genlar faollashishini aniqlash. Ushbu tadqiqotlar natijalari Marsning yashashga mos kelishi va boshqa osmon jismlaridagi mikrob hayotining ekstremal sharoitlarga moslashishining mumkin bo'lgan usullari haqidagi bilimni chuqurlashtirishi kerak.