Грибок, выживающий в условиях, имитирующих Марс, меняет астробиологию и цели миссий на Красную планету

Группа исследователей в Бразилии обнаружила, что грибок Rhinocladiella similis, известный своей устойчивостью к экстремальным условиям, выжил в эксперименте, имитирующем марсианскую среду. Даже при максимальной дозе ультрафиолетового излучения (0,4 кДж/м²) и высокой концентрации перхлората магния (750 ммоль/л) — ключевого компонента марсианской почвы — 80% клеток грибка остались жизнеспособными. Для сравнения, у другого исследованного организма — Exophiala sp. — выживаемость в тех же условиях снизилась до 50%.

Под воздействием солей и ультрафиолетового излучения R. similis меняет свою форму: вместо обычных нитевидных структур (гифов) он начинает размножаться отдельными дрожжеподобными клетками. Это помогает ему экономить ресурсы в стрессовой среде. Кроме того, грибок интенсивно производит меланин — темный пигмент, который защищает клетки от повреждений, вызванных ультрафиолетовым излучением и химикатами. Благодаря этому среда, в которой растет грибок, становится почти черной.

Ученые анализируют белки R. similis и обнаруживают, что в экстремальных условиях он полностью реструктурирует свой метаболизм. Активность энергетических систем снижается на 60%. Вместо этого грибок увеличивает производство фермента лакказы, связанного с синтезом меланина, в 2,3 раза и активирует белки, которые нейтрализуют токсины и стабилизируют структуру других белков. Это означает, что организм переходит в режим выживания и получает энергию путем брожения, а не дыхания, направляя усилия на защиту от токсичных соединений.

С помощью масс-спектрометрии ученые обнаруживают уникальные молекулы, которые грибок производит в ответ на стресс. Среди них — L-фенилаланил-L-пролин, 5-оксопиролидин-2-карбонил-L-изолейцин, деканоиларгинин и пептиды, которые, вероятно, связываются с избыточным магнием в почве. Эти вещества могут служить "уликами" для будущих миссий на Марс — если они будут обнаружены в почвенных пробах, это может означать наличие жизни, адаптированной к подобным суровым условиям.

Исследование также показывает, что использование перхлората магния (вместо натрия) имеет решающее значение для точности экспериментов, поскольку соли магния преобладают в реальной марсианской почве.

Это открытие важно как для исследований космоса, так и для земных технологий. Для поиска жизни на Марсе оно показывает, что высокая соленость и ультрафиолетовое излучение не являются абсолютным препятствием — следовательно, необходимо обратить внимание на темные участки почвы, где может накапливаться защитный меланин. Для Земли механизмы, которые грибок использует для нейтрализации токсинов, могут быть применены в биоремедиации, например, для очистки засоленных сельскохозяйственных земель или промышленных сточных вод, загрязненных тяжелыми металлами.

Следующие шаги ученых включают изучение изменений в активности генов грибка (транскриптомика) и проверку, сохраняются ли обнаруженные биомаркеры в окаменелых остатках. Это поможет более точно откалибровать оборудование для поиска жизни в космосе.