Рост микроорганизмов в имитаторе марсианского реголита при пониженной активности воды

Почему сухая марсианская почва всё же может поддерживать жизнь

Когда мы представляем жизнь на Марсе, часто воображаем текущие реки или подземные океаны. Но поверхность современной Красной планеты иссушена, и наличие жидкой воды в большинстве мест практически невозможно. Это исследование ставит на вид поверхностно простой, но важный вопрос: могут ли выносливые микробы всё ещё медленно расти в марсианоподобной почве, используя лишь влагу из воздуха? Проверяя пустынные земные микробы в реалистичном имитаторе марсианского грунта, авторы работы изучают, каким минимальным количеством воды может управлять жизнь — и что это значит для поиска жизни на Марсе и защиты планеты от загрязнения нашими собственными микроорганизмами.

Испытание жизни в искусственной марсианской почве

Для этого команда использовала коммерчески доступный материал под названием Mojave Mars Simulant 2 (MMS-2). Он изготовлен из дроблёной базальтовой породы с добавлением небольших количеств сульфата кальция и других оксидов, чтобы напоминать марсианский реголит. В этом имитаторе уже содержится естественное сообщество пустынных микробов. Исследователи сначала прогрели почву, чтобы удалить обнаруживаемую ДНК и перевести большинство клеток в режим выживания — подобно тому, что могло бы произойти в суровых планетных условиях. Затем они поместили 1 грамм этого грунта в специальную двухотсекную чашку Петри: в одной половине находился грунт, в другой — чистая вода или солёные растворы, которые контролировали количество водяного пара в запечатанном воздушном пространстве над образцом. В течение недель к почве мог поступать только водяной пар — не жидкая вода — имитируя взаимодействие реального марсианского грунта с тонкой, сухой атмосферой.

Измерение роста по массе генетического материала

Стандартные инструменты микробиологии часто опираются на помутнения жидких культур или колонии на агаре — методы, плохо подходящие для непрозрачных пород и почв. Вместо этого команда отслеживала рост, непосредственно извлекая и измеряя общую массу ДНК из почвы в разные моменты времени. Сначала они верифицировали этот подход, используя известную бактерию Bacillus subtilis, выращенную в жидкости. Измерения ДНК хорошо совпадали с традиционными кривыми роста, основанными на оптической плотности и подсчёте колоний, подтверждая, что увеличение массы ДНК может надежно служить показателем микробного размножения. Обладая такой уверенностью, исследователи вернулись к марсианоподобному грунту и проследили, как уровни ДНК менялись со временем при разных степенях сухости, известной как активность воды.

Подталкивая микробов к пределу засушливости

Активность воды (aw) описывает, сколько «свободной» воды доступно для жизни, по шкале от 0 (абсолютно сухо) до 1 (чистая жидкая вода). Большинство земных микробов прекращают эффективно размножаться при aw значительно выше 0,9, а самый низкий подтверждённый предел для жизни в специальных сахаристых жидкостях составляет примерно 0,585. В этой работе исследователи инкубировали марсианский имитатор при значениях aw 1,0, 0,75, 0,65, 0,34 и чрезвычайно сухом 0,12, все при 30 °C и земном давлении. При более высоких значениях активности воды количество ДНК в почве быстро увеличивалось, достигая пика в течение 15–20 дней, а затем снижалось по мере истощения питательных веществ или гибели клеток. По мере высыхания рост резко замедлялся: при aw 0,34 потребовалось около 30 дней, чтобы достичь существенно меньшего пика ДНК — примерно в три раза меньшего, чем при aw 1,0. При aw 0,12 в течение 60 дней содержание ДНК так и не превысило уровня обнаружения. Статистические тесты подтвердили, что умеренное увеличение ДНК при aw 0,34 было реальным, а не просто экспериментальным шумом.

Соли, промоченная почва и крошечные, стрессированные клетки

Команда также изучала, что происходит при добавлении сульфата магния — соли, известной сильным поглощением воды — в имитатор. При всего 5 % этой соли по массе почва втягивала до половины собственной массы воды из воздуха и оставалась визуально влажной, стабилизируясь примерно при aw 0,96. Удивительно, но даже в этой более влажной среде потребовалось приблизительно 40–45 дней, прежде чем уровень ДНК достиг пика, и общий объём ДНК был ниже, чем в чистом имитаторе при aw 1,0. Микроскопические изображения окрашенных клеток показали, что по мере снижения активности воды клетки становились реже и часто мельче, особенно при aw 0,34 и в почве, богатой сульфатом магния. Это указывает на то, что важна не только абсолютная влажность, но и конкретный состав солей и химия почвы — они существенно влияют на способность микробов выживать и делиться в таких суровых, солёных и щелочных условиях.

Что это значит для Марса и для нас

Исследование показывает, что естественные пустынные микробы, обитающие внутри камнеподобной почвы, могут медленно накапливать ДНК, что согласуется с ограниченным ростом, даже при активности воды около 0,34 — значительно суше классических пределов, установленных в простых лабораторных жидкостях. Хотя эксперименты проводились при комфортных земных температурах и давлении, они дают основание полагать, что жизнь, связанная с породой на Марсе, потенциально могла бы использовать мимолётную атмосферную влагу, чтобы сохраняться в крошечных защищённых нишах. Для планетных учёных это расширяет диапазон условий, которые можно считать «обитаемыми» на сухих мирах, и усиливает аргументы в пользу строгой планетарной защиты. Если наши собственные микробы способны выживать и время от времени воспроизводиться при таких пересушенных, марсианоподобных уровнях влажности, то будущие миссии должны быть спроектированы так, чтобы избежать случайного занесения земной жизни на другие планеты до того, как мы сможем выяснить, существует ли там уже внеземная жизнь.

Цитирование: Raghavendra, J.B., Zorzano, M. & Martin‑Torres, J. Growth of microorganisms in a Martian regolith simulant at reduced water activity. Sci Rep 16, 7499 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35595-2

Ключевые слова: обитаемость Марса, активность воды, имитатор марсианского реголита, микробиомы пустынь, астробиология