Непрошеные пассажиры: как самые стойкие земные микробы пытаются проникнуть в космос

Чистые комнаты NASA по праву считаются одними из самых стерильных пространств на планете. Они созданы как неприступные крепости, чтобы не допустить попадания даже самых живучих земных микроорганизмов на космические аппараты, отправляющиеся к другим мирам. Однако, как показывает наука, жизнь находит лазейку даже в самых безжизненных местах.

Теперь учёные намерены испытать этих недавно обнаруженных «сверхживучих» микробов в специальной «планетарной имитационной камере». Это позволит выяснить, могут ли они или их аналогичные собратья пережить путешествие в космосе и, попав на Марс, стать причиной биологического загрязнения чужой планеты.

В начале этого года в чистой комнате Космического центра Кеннеди во Флориде, где в 2007 году собирали посадочный модуль «Феникс», были обнаружены более двух десятков ранее неизвестных науке видов бактерий. Это открытие доказало: несмотря на постоянную стерилизацию, агрессивные химикаты и экстремальный дефицит питательных веществ, некоторые микробы развили в себе набор генетических уловок, позволивших им выживать в этих невыносимых условиях.

«Это был момент, когда хочется остановиться и всё перепроверить», — поделился впечатлениями соавтор исследования Александр Розадо, профессор биологии из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы в Саудовской Аравии. Его цитирует Live Science в статье, опубликованной в мае в журнале Microbiome. По его словам, хотя численность этих микробов была крайне низкой, они демонстрировали удивительную стойкость и обнаруживались в разных чистых комнатах на протяжении долгого времени.

Изучение этих «сверхорганизмов» и их стратегий выживания имеет критически важное значение, подчёркивают исследователи. Любой микроб, способный обойти стандартные протоколы очистки, потенциально может нарушить и планетарную защиту, цель которой — предотвратить заражение других миров земной жизнью.

На вопрос о том, могут ли какие-либо из этих бактерий теоретически пережить полёт к северной полярной шапке Марса, где «Феникс» сел в 2008 году, Розадо ответил, что у нескольких видов действительно есть гены, способные помочь адаптироваться к стрессу космического полёта. Например, гены, ответственные за репарацию (починку) ДНК и устойчивость в состоянии покоя. Однако он предостерег: их выживание будет зависеть от того, как они справятся с целым комплексом суровых условий, включая вакуум, интенсивную радиацию, экстремальный холод и высокий уровень ультрафиолета на поверхности Марса — факторов, которые команда ещё не тестировала.

Чтобы найти ответ, учёные создают в саудовском университете планетарную имитационную камеру, в которой бактерии подвергнут воздействию условий, приближенных к марсианским и космическим. Камера, находящаяся на финальной стадии сборки, позволит моделировать такие стресс-факторы, как низкое давление, богатая CO₂ атмосфера Марса, высокий радиационный фон и резкие перепады температур. Пилотные эксперименты начнутся в начале 2026 года. «Эти контролируемые условия позволят нам понять, как устойчивые микробы адаптируются и выживают под совокупным воздействием факторов, аналогичных тем, с которыми они столкнутся в полёте или на Марсе», — пояснил Розадо.

«Чистые комнаты — это не «зона без жизни»»

Чистые комнаты NASA для сборки космических аппаратов сконструированы как враждебная среда для микробов. Это краеугольный камень политики агентства по предотвращению случайного переноса земных организмов на другие планеты. Для этого используется постоянно фильтруемый воздух, строгий контроль влажности, многократная обработка химическими реагентами и ультрафиолетом.

Тем не менее, «чистые комнаты — это не «зона без жизни», — утверждает Розадо. — Наши результаты показывают, что новые виды обычно редки, но их можно обнаружить, что указывает на их долгосрочное, фоновое присутствие».

Во время сборки «Феникса» в чистой комнате Космического центра Кеннеди команда под руководством соавтора исследования Каштури Венкатесварана, старшего научного сотрудника Лаборатории реактивного движения NASA, собрала и сохранила 215 штаммов бактерий с полов помещения. Пробы брали в апреле 2007 года до прибытия аппарата, в июне во время сборки и тестирования, и в августе после его перемещения на стартовую площадку.

Тогда у исследователей не было технологий для точной классификации новых видов в больших количествах. Однако за прошедшие 17 лет методы ДНК-анализа совершили гигантский скачок. Теперь учёные могут секвенировать почти каждый ген этих микробов и сравнивать их ДНК с обширными генетическими базами данных микроорганизмов, собранных в чистых комнатах в последующие годы. Это позволяет «изучать, как часто и как долго эти микробы появляются в разных местах и в разное время, что было невозможно в 2007 году», — отметил Розадо.

Дальнейший анализ выявил целый арсенал стратегий выживания. Многие из новых видов несут гены, помогающие им сопротивляться чистящим средствам, формировать липкие биоплёнки для крепления к поверхностям, восстанавливать повреждённую радиацией ДНК или образовывать прочные споры. Эти адаптации помогают им выживать в укромных уголках и микроскопических трещинах. Именно поэтому данные микробы являются «идеальными тестовыми организмами» для проверки протоколов дезинфекции и систем обнаружения, на которые полагаются космические агентства для обеспечения стерильности аппаратов.

С точки зрения фундаментальной науки, следующий шаг, по словам Розадо, — это скоординированный долгосрочный отбор проб в различных чистых комнатах с использованием стандартизированных методов, дополненный контролируемыми экспериментами по изучению пределов выживаемости микробов и их реакции на стресс.

«Это даст нам гораздо более чёткую картину того, какие черты действительно важны для планетарной защиты, а какие могут иметь практическую ценность для биотехнологий или астробиологии», — заключил учёный.

Исследование этих непрошеных пассажиров чистых комнат выходит далеко за рамки планетарной защиты. Оно проливает свет на фундаментальные границы жизни, её поразительную способность колонизировать самые негостеприимные экологические ниши. Изучая генетические механизмы, позволяющие микроорганизмам процветать там, где, казалось бы, это невозможно, учёные не только защищают другие миры, но и расширяют наше понимание возможных форм жизни за пределами Земли. В конечном счете, эти стойкие земные микробы могут стать ключом к обнаружению их потенциальных инопланетных аналогов.