Учёные выяснили, как микробы выживают в условиях заморозки

Исследователи из Университета штата Луизиана (LSU) при поддержке NASA изучили выживаемость микробов во льду, чтобы понять, как микроорганизмы могут сохраняться в древней вечной мерзлоте или даже в толще льда на Марсе.

Брент Крайстнер, его коллеги и постдок Маркус Дистер сосредоточились на анализе ДНК — наследственной молекулы, кодирующей генетические инструкции. Основная проблема для замороженных клеток — повреждение ДНК, особенно опасны двуцепочечные разрывы, когда молекула расщепляется на отдельные фрагменты.

"Мы знаем о ряде спонтанных реакций, которые приводят к повреждению ДНК... Если клетки существуют замороженными в вечной мерзлоте тысячи лет и не могут осуществлять репарацию, в конечном итоге ДНК становится настолько повреждённой, что это уже нежизнеспособная молекула для хранения информации", — пояснил Брент Крайстнер.

Однако исследователям удавалось оживлять микробы, погребённые во льду и вечной мерзлоте сотни тысяч и даже миллионы лет. Например, бактерии были оживлены из льда ледниковой шапки Гулия на Цинхай-Тибетском плато возрастом 750 000 лет.

Новое исследование, опубликованное в Applied and Environmental Microbiology, предлагает объяснение: механизмы репарации ДНК могут работать даже при замораживании. В лабораторных экспериментах замороженные суспензии бактерий из сибирской вечной мерзлоты подвергли дозе ионизирующего излучения, эквивалентной ~225 000 годам погребения. Затем образцы инкубировали при -15°C (5°F) в течение двух лет.

Ионизирующее излучение повредило кольцевую хромосому, превратив её в набор мелких фрагментов. Но за два года в морозильной камере фрагменты ДНК начали воссоединяться в правильном порядке.

"Это не случайный процесс... Это говорит нам о том, что клетки репарируют свою ДНК. Это важно, потому что мы обычно не считаем, что в таких условиях могут протекать сложные биологические процессы", — отметил Крайстнер.

Результаты позволяют предположить, что если жизнь когда-либо эволюционировала на Марсе и микробы всё ещё заморожены где-то в недрах, эти микробы могут оставаться жизнеспособными при создании подходящих условий.

"Это актуально в астробиологическом смысле, потому что если эти механизмы репарации ДНК работают в криосфере Земли, то внеземные микробы могут использовать этот механизм выживания для сохранения на других ледяных мирах Солнечной системы", — заключил Крайстнер.