Po celých 50 let astrobiologických pokusů se debatuje o vlivu vesmírného prostředí na mikroorganismy, sinice, lišejníky nebo houby a spekuluje se o jejich možném využití. Různorodé mise s sebou do vesmíru nesou všelijaké experimenty s těmito organismy, které vystavují mikrogravitaci, ionizujícímu záření či simulovaným podmínkám Měsíce nebo Marsu. Jeden takovýto experiment Evropské vesmírné agentury ESA s názvem BIOMEX, nedávno prošel návratem z ISS a vyhodnocením. My si v dnešním článku tento experiment popíšeme, řekneme si, co se díky němu můžeme dozvědět a zrekapitulujeme si jeho výsledek.
Zdroj: https://www.nasa.gov/
Experiment spočíval v umístění dehydrované extrémofilní sinice s názvem Chroococcidiopsis, tedy bakterie schopné přežít velmi drsné podmínky, na jeden a půl roku do zařízení EXPOSE-R2 vyvinutého ESA do vesmírného prostoru mimo ISS. Zajímavé je, že během tohoto experimentu byly simulované marsovské podmínky, a tak byly buňky této sinice vystaveny ekvivalentnímu atmosférickému složení, UV záření či napodobenině marsovského regolitu. Tato bakterie je zároveň litotrofní, což znamená, že se živí a získává energii z anorganických substancí, jako je uhlík. Během experimentu byly porovnány tyto sinice, exponované na nízké oběžné dráze, s referenčními vzorky tohoto kmene, udržovanými na Zemi. Cílem bylo zjistit, zda zkoumaná sinice přežije, jaký vliv na ni může mít vesmírné prostředí a jestli kvůli chybným opravám poškozeného DNA, v důsledku vesmírného záření, nedochází k nějakým mutacím. Pojďme se ale konečně přesunout k výsledkům experimentu.
Zdroj: https://media.springernature.com/
Vysušené buňky byly po návratu na Zemi rehydratovány a porovnány s třemi nezávislými skupinami referenčních vzorků, udržovaných na Zemi a bylo zjištěno, že vzorky genomů této sinice, exponované mimo ISS v zařízení EXPOSE-R2, nevykazují žádné známky zvýšených či jiných hodnot než referenční vzorky. Jakékoliv diverzity a variace prvků, které byly objeveny ve vzorku z vesmíru, byly identifikovány vždy alespoň u jednoho z referenčních vzorků ze Země. Výsledky ukazují, že neproběhly žádné chybné opravy DNA a tudíž žádné mutace. Dokonce bakterie tolerovala pro některé mikroorganismy agresivní chloristany, tedy soli, které se na Marsu hojně vyskytují. Tyto extrémofilní bakterie, odolné proti vysoušení, jsou ideální pro potencionální využití mimo Zemi v kombinaci s klasickým systémem podpory života, jako biologická forma podpory života. Odolné bakterie, jako jsou sinice Chroococcidiopsis, by mohly využívat dostupné zdroje k přeměně atmosférického oxidu uhličitého na sacharidy a následně produkovat kyslík.
Z tohoto experimentu tedy vyplývá, že některé pozemské mikroorganismy jsou schopny přežít opravdu ty nejextrémnější podmínky v podobě vesmírného prostředí. V budoucnu by se možná daly nejrůznějšími způsoby využívat při vzdálených pilotovaných kosmických misích.
Zdroje informací:
https://www.nature.com/
https://www.nasa.gov/
https://www.nasa.gov/
Zdroje obrázků:
https://www.esa.int/ESA_Multimedia/…/Expose-R2_in_space
https://www.nasa.gov/sites/default/files/…/01_expose-r2.png?itok=SiL889Cp
https://media.springernature.com/…/41598_2022_12631_Fig1_HTML.png?as=web
Chápu-li to správně, tak bakterie byla po celou dobu pobytu ve vesmíru v usušeném stavu. Já to tedy chápu tak, že se nijak nereprodukovala jen v tomto stavu přežila stejně, jako když si v obchodě koupíte sušené droždí nebo některé druhy postřiků rostlin. Nicméně v tomto stavu také nebude nijak užitečná, tj. nebude se ničím živit, nic produkovat. Pro mě (jako laika) je zde tedy otázka, zda je tedy výsledek tohoto experimentu skutečně přenositelný tak, jak uvádí článek, tj. zda jej lze interpretovat tak, že bakterie přežije pobyt na Marsu. Není tu náhodou někdo, kdo se v tomto vyzná?
Ano v tom máte zčásti pravdu, ale pokud tuto bakterii po tom, co stráví určitý čas ve vesmírném prostoru rehydratujeme a poskytneme jí vhodné podmínky, což se například při přistání na Marsu po několika měsíční cestě, kterou přežije dá, tak začne nepoškozena „pracovat“ jako na Zemi a můžeme využít výroby kyslíku, který ze sacharidů produkuje. Navíc tato bakterie je litotrofní, ale také extrémofilní, což znamená, že přežije a může normálně fungovat ve velmi extrémních podmínkách a ke zmiňované výrobě sacharidů a následné produkci kyslíku potřebuje primárně uhlík a oxid uhličitý, pokud ji tedy nebudeme vystavovat přímému bombardování ionizujícím zářením nijak nechráněnou na samotném povrchu Marsu, jak tomu v podstatě bylo během experimentu, tak by dost pravděpodobně při navození nějakých základních primitivních podmínek mohla tuto úlohu zastávat.
„experiemnt … nedávno prošel návratem z ISS“. To nedávno je už poměrně dávno a to 18. června 2016, kdy byl dopraven na Zemi v Sojuzu TMA-19M Timem Peakem. Sňat z povrchu ISS však byl již 3. února 2016. Sinice Chroococcidiopsis nebyla jedinou, která byla součástí experimentu. V tomto kmeni v rámci experimentu BIOMEX hráli hlavní roli Nostoc a Gloeocapsa. A BIOMEX nebyl pouze o sinicích a jeho součástí bylo více než 20 dalších organismů. Pro zajímavost. Podmínky marsovského regolitu byly simulovány pro dvě významná vývojová období rudé planety. Mladší Mars simulovala kombinace oxidu železitého, montmorillonitu, kaolinitu, chamositu, sideritu, gabra, hydromagnezitu, křemene a dunitu. Pozdější pak hematit, sádrovec, goethit, gabro, křemen a dunit.
Ano to je pravda, ovšem nedávno byl shromážděn a publikován kompletní výsledek části experimentu s těmito sinicemi, publikace je tedy dohledatelná poměrně krátkou dobu. Celý experiment se samozřejmě nezaměřoval pouze na sinice Chroococcidiopsis, ale například i na lišejníky či velmi extrémofilní mikroorganismy bez buněčného jádra s názvem Archaea, stejně tak na řasy či celé biofilmy. Ovšem Jelikož bakterie Chroococcidiopsis byly součástí experimentu BIOMEX tak se článek, ale i rezultát dá nazvat jako výsledek experimentu BIOMEX. Za doplnění a uvedení zajímavosti se simulovaným marsovským regolitem děkuji.
A to je také jedna z věcí, na kterou jsem poukazoval. Je to jenom zlomeček výsledků experimentu BIOMEX. Jeden z téměř dvoustovky vědeckých článků publikovaných s přímou návazností na BIOMEX. Takže vyvstává další otázka, proč byl vybrán zrovna tento a ne jiný. A třeba i jiný věnovaný taktéž dopadům expozičního experimentu na Chroococcidiopsis 🙂 (první vyšly již v roce 2017).
Dobře, měl jsem to ve článku zmínit, že je to pouze část…