Обнаружение микроорганизмов в стратосфере
Выявление микроорганизмов в стратосфере ( E-MIST ) — это исследование НАСА, призванное определить, сможет ли конкретный микроорганизм выжить в условиях, подобных тем, которые существуют на планете Марс . В ходе исследования бактерии Bacillus pumilus и их споры были доставлены на наполненном гелием воздушном шаре в стратосферу Земли . (около 31 км над уровнем моря) и отслеживалась способность микроорганизмов выживать в экстремальных марсианских условиях, таких как низкое давление, сухость, холод и ионизирующее излучение . [1]
Испытательный полет воздушного шара и гондолы был запущен из Нью-Мексико 24 августа 2014 года. Второй, более продолжительный полет состоялся 10 октября 2015 года. [2]
Обзор
[ редактировать ]микроорганизмы всех основных биологических линий. В верхних слоях атмосферы Земли были обнаружены [3] Если микробный метаболизм , рост или размножение достижимы независимо от поверхности Земли, то поиск обитаемых зон в других мирах должен быть расширен и включать в себя атмосферы . [3] Более того, измерение выносливости спорообразующих бактерий, которые ранее были изолированы на сборочных объектах космических кораблей, может помочь предсказать их выживание на поверхности Марса и улучшить планетарной защиты . процедуры [4]
Условия окружающей среды в верхних слоях атмосферы напоминают условия на поверхности Марса, особенно в стратосфере — на высоте 10–50 км (6,2–31,1 мили) над уровнем моря — где наблюдаются экстремальный холод, низкое давление, высыхание , окисление и более высокая солнечная радиация . [3] [4]
Помимо исследования только жизнеспособности, учёных уже давно беспокоит вопрос о том, смогут ли микроорганизмы выжить в условиях глубокого космоса и потенциально быть перенесены на другие планеты, такие как Марс. Для дальнейшего понимания необходимо определить, существует ли геномная (генетическая) адаптация, которая происходит при выживании в этой экстремальной среде. [5] Анализ РНК может дать ценную информацию о функциональном влиянии на выжившие микроорганизмы. Например, этот подход может помочь идентифицировать гены, связанные с восстановлением повреждений клеточной оболочки, генома и основных метаболических белков. [4] Исследованным микроорганизмом была Bacillus pumilus (штамм SAFR-032), устойчивые к радиации спорообразующие бактерии, выделенные из чистой комнаты в сборке космического корабля НАСА. [6]
Гондола
[ редактировать ]80-фунтовая гондола имеет четыре двери, которые вращаются, позволяя подвергать воздействию до 10 экспериментальных образцов каждая в течение 8 часов. [7] Чтобы прервать полет, взорвался заряд взрывчатого вещества, прорвавший в воздушном шаре дыру. E-MIST и другая научная полезная нагрузка, прикрепленная к гондоле воздушного шара, были возвращены на поверхность под парашютом, где ожидающие исследователи извлекли биологические образцы для анализа. [8] Основными компонентами полезной нагрузки были литий-ионная батарея, ультрафиолетовый (УФ) радиометр, датчик влажности идатчики температуры и бортовой компьютер.
Результаты
[ редактировать ]После 8-часового пребывания в стратосфере (31 км над уровнем моря) было уничтожено 99,9% всего населения. [9] По мнению исследователей, «большинство земных бактерий будут инактивированы в течение первого [дня] пребывания на Марсе, если загрязненные поверхности космического корабля получат прямой солнечный свет». [9]
Из 40 миллионов спор, попавших в стратосферу, только 267 спор (или 0,0007%) остались жизнеспособными. [2] Экстраполируя это, можно сказать, что жизнеспособных спор не осталось бы, если бы летные образцы имели дополнительные 150 минут пребывания на солнце в стратосфере (общее время 630 минут). [2] У выживших были обнаружены три замены одиночных нуклеотидов (пар оснований) по сравнению с не подвергавшимися воздействию контрольной группой, хранившейся на земле. Эти три кодирующие области связаны со спорообразованием и метаболизмом бактерий. Аналогичное наблюдение было зафиксировано на образцах SAFR-032, которые были обнаружены за пределами Международной космической станции. [9] [2]
Даже после очистки космический корабль, покидающий Землю, по-прежнему несет на борту микроорганизмы, которые внедрены в поверхности, инструменты, электронику и другие недоступные области, которые невозможно легко очистить и которые не подвергаются воздействию прямых солнечных лучей, поэтому существует беспокойство по поводу немногих выживших, которые могут быть направлены в эволюционно последовательных направлениях. [2] Исследователи предполагают, что ультрафиолетовые лампы (UVC-светодиоды) могут быть встроены в оборудование спускаемого космического корабля, чтобы помочь стерилизовать их внутреннюю часть. [2]
Галерея
[ редактировать ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Фильоцци, Джанин М.; Уолтер, Дэрил (25 сентября 2015 г.). «Автостопом на Марс» . НАСА . Проверено 29 сентября 2015 г.
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж Условия стратосферы инактивируют бактериальные эндоспоры из сборочного цеха марсианского космического корабля . Ходадад Кристина Л., Вонг Грегори М., Джеймс Леандро М., Такрар Притал Дж., Лейн Майкл А., Катехиз Джон А. и Смит Дэвид Дж. Астробиология . Апрель 2017 г., 17(4): 337–350. два : 10.1089/ast.2016.1549
- ^ Перейти обратно: а б с Смит, Дэвид Дж. (21 октября 2013 г.). «Микробы в верхних слоях атмосферы и уникальные возможности астробиологических исследований». Астробиология . 13 (10): 981–990. Бибкод : 2013AsBio..13..981S . дои : 10.1089/ast.2013.1074 . ПМИД 24106911 .
- ^ Перейти обратно: а б с Смит, Дэвид Дж.; Такрар, Притал Дж.; Бхаррат, Энтони Э.; Докос, Адам Г.; и др. «Полезная нагрузка на воздушном шаре для обнаружения микроорганизмов в стратосфере (E-MIST)» (PDF) . Гравитационные космические исследования . 2 (2) . Проверено 29 сентября 2015 г.
- ^ Обнаружение микроорганизмов в стратосфере (E-MIST) (PDF) . CL Ходадад и Филип Р. Мэлони. Научная конференция по астробиологии (2015). Издатель: Ассоциация университетских космических исследований (USRA).
- ^ Обнаружение микроорганизмов в стратосфере (E-MIST) (PDF) . CL Ходадад и Филип Р. Мэлони. Научная конференция по астробиологии 2015 . (2015).
- ^ «Эксперимент НАСА E-MIST парит в атмосфере Земли» . Космический центр имени Джона Ф. Кеннеди НАСА . 22 сентября 2014 года . Проверено 29 сентября 2015 г.
- ^ Фильоцци, Джанин М. (25 сентября 2015 г.). «Эксперимент по воздухоплаванию для изучения бактерий на краю космоса» . Физическая орг . Проверено 29 сентября 2015 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Безбилетные бактерии могут оказаться в космосе еще более заразными, чем мы думали . Питер Докрил, Science Alert . 22 апреля 2017 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
