6 Minute
O cianobacterie rezistentă cu potențial practic
Extremofilele — organisme adaptate să supraviețuiască în condiții fizice sau chimice extreme — sunt centrale pentru astrobiologie. Pe lângă faptul că îi ajută pe oamenii de știință să definească limitele vieții, unele extremofile pot fi folosite ca instrumente vii care produc resurse necesare pentru o prezență umană susținută dincolo de Pământ, precum oxigenul. Lucrări recente care sintetizează decenii de experimente scot în evidență un organism candidat în mod special: cianobacteria adaptată la deșert, Chroococcidiopsis.
Unde prosperă Chroococcidiopsis și de ce contează
Chroococcidiopsis se întâlnește în medii aride de pe mai multe continente, de la deșerturi calde din Asia și America de Nord până la deșerturile reci din Antarctica. Habitatele sale naturale o expun la deshidratare extremă, radiație ultravioletă solară intensă, oscilații mari de temperatură și substraturi minerale sărace în nutrienți — trăsături care o transformă într-un subiect de interes pentru studiile care evaluează posibilitatea supraviețuirii vieții pe Marte sau în spațiul deschis.
Mai multe experimente de laborator și zbor spațial au testat limitele Chroococcidiopsis. Dintre acestea, notabile sunt experimentele BIOMEX (BIOlogy and Mars EXperiment) și BOSS (Biofilm Organisms Surfing Space), ambele utilizând platforma EXPOSE a Agenției Spațiale Europene montată pe exteriorul Stației Spațiale Internaționale. Aceste misiuni au plasat mostre pe orbită joasă a Pământului pentru a măsura supraviețuirea și răspunsurile fiziologice la vid, radiația ionizantă cosmică și radiația UV solară nefiltrată.
Echipamentul de zbor EXPOSE pe exteriorul ISS cu Chroococcidiopsis uscat expus. (Roscosmos/ESA)
BIOMEX s-a concentrat pe celule individuale, în timp ce BOSS a examinat biofilmele — straturi multicelulare în care celulele și matricea extracelulară formează o unitate colectivă. Ambele experimente au ajuns la o constatare cheie: radiația UV este principalul agent care provoacă leziuni letale, însă chiar și o protecție minimă oferă beneficii semnificative. În BIOMEX, un strat subțire de rocă sau regolit simulat a redus deteriorarea, iar în BOSS straturile externe ale biofilmelor acționau ca sacrificial pentru a proteja celulele interioare de UV, creând efectiv un „crem” biologic împotriva radiației.
Teste de laborator: rezistența la radiații, toleranța la frig și persistența biomarcilor
Experimentele realizate pe Pământ completează testele din zbor spațial. Chroococcidiopsis a rezistat la doze foarte mari de radiație gamma în teste de laborator — tolerând doze de mii de ori mai mari decât cele letale pentru oameni — grație unor căi robuste de reparare a ADN-ului. Într-un studiu, celulele expuse la aproape 24 kGy au supraviețuit, iar în alte teste, chiar și când celulele au fost distruse de niveluri mai ridicate de radiație, biomarkeri durabili precum pigmenții carotenoizi au rămas detectabili. Această persistență face din specie un analog util pentru căutarea biomarkerilor fosilizați sau a urmelor de viață extinctă pe suprafețe planetare precum Marte.
Testele de criotoleranță arată că Chroococcidiopsis poate vitrifica — intrând într-o stare dormantă asemănătoare sticlei — la temperaturi în jur de −80°C, o strategie de supraviețuire relevantă pentru luni înghețate precum Europa sau Enceladus. Important pentru conceptele de utilizare a resurselor in situ (ISRU), lucrările de laborator indică faptul că această cianobacterie poate crește pe regolit lunar și marțian simulat, să efectueze fotosinteză folosind acel substrat și să genereze oxigen. De asemenea, tolerează sărurile de perchlorat găsite în solul marțian prin upreglarea genelor de reparare a ADN-ului și a celor implicate în răspunsul la stres, care atenuează daunele oxidative.
Experimente în desfășurare și planificate; implicații pentru astrobiologie și explorarea spațială
Mai multe misiuni viitoare își propun să investigheze mai departe Chroococcidiopsis. CyanoTechRider va analiza modul în care microgravitația influențează sistemele de reparare a ADN-ului ale organismului. BIOSIGN propune să testeze dacă Chroococcidiopsis poate folosi lumina în infraroșu îndepărtat pentru fotosinteză — o capacitate care, dacă este confirmată, ar lărgi înțelegerea noastră asupra potențialului vieții în jurul stelelor de tip M, care emit o fracțiune mai mare din energie în infraroșu.
Dacă Chroococcidiopsis poate produce în mod fiabil oxigen din regolit local și lumină în medii extraterestre, devine un candidat atractiv pentru sisteme biologice de susținere a vieții și cadre ISRU. Chiar și ca organism-model științific, combinația sa de rezistență la radiații, toleranță la frig și persistență a biomarcilor informează atât politicile de protecție planetară, cât și strategiile de detectare a vieții trecute pe Marte.
Expert Insight
„Chroococcidiopsis reprezintă o intersecție între astrobiologia fundamentală și biotehnologia spațială aplicată,” spune dr. Laura Chen, o astrobiologă ipotetică cu experiență în concepte microbiene ISRU. „Rezistența sa ne oferă un banc de testare viu pentru a studia repararea ADN-ului sub factorii de stres spațiali și potențialul practic de a produce oxigen din materiale in situ. Această dublă funcție este rară și valoroasă pentru proiectarea misiunilor.” (Acest comentariu este ilustrativ și sintetizează perspective științifice actuale.)
Concluzie
Chroococcidiopsis este un model extremofil de top pentru astrobiologie și aplicații spațiale prospective. Experimentele desfășurate pe ISS și pe Pământ dezvăluie mecanisme sofisticate de reparare a ADN-ului, o toleranță extremă la radiații și frig, capacitatea de a supraviețui pe soluri lunare și marțiene simulate și abilitatea de a produce oxigen prin fotosinteză — chiar și în regolit bogat în perchlorat. Misiunile viitoare care vor testa efectele microgravitației și fotosinteza alimentată de infraroșu vor rafina evaluările utilității sale pentru detectarea vieții și ISRU. Împreună, aceste rezultate plasează Chroococcidiopsis atât ca un instrument științific pentru studierea limitelor vieții, cât și ca un posibil instrument biologic pentru explorarea umană dincolo de Pământ.
Sursa: sciencealert
Comentarii