10 февраля 2016 года в Институте космических исследований в Москве прошла однодневная конференция «Астробиология: методы и приборы обнаружения признаков внеземной жизни».

На конференции были представлены доклады ученых из ИКИ РАН, ИНМИ РАН, Физико-технического института им. Иоффе, Биологического факультета МГУ, Лаборатории радиационной биологии из г. Дубна, и многих других. Многие доклады были посвящены высокоточным и компактным приборам для обнаружения внеземной жизни или его следов – биомаркеров, вирусов и одноклеточных микроорганизмов. Было рассказано много интересного про пределы выносливости земных бактерий к условиям открытого космоса или поверхности Марса, абиогенный синтез сложных органических веществ в связи с проблемой возникновения жизни на Земле, о возможном допланетном зарождении жизни в протосолнечном газопылевом диске, и др.

Конференция открылась обширным и содержательным докладом Е.А.Воробьевой (ИКИ РАН, МГУ), посвященном перспективам развития инструментальной базы астробиологии. В числе прочего Елена рассказала об экспериментальных исследованиях скорости деградации колоний микроорганизмов из аридных почв Земли, подвергающихся действию высоких доз радиации. Важной особенностью этих экспериментов являлось то, что микробы находились в грунте, температура которого циклически менялась от -50°С до +5°С (имитация суточных колебаний температуры на поверхности Марса), а атмосферное давление было снижено до 1 мбар, кроме того, в грунт было добавлено 5% перхлоратов. Даже в этих жестких условиях микробные сообщества выдерживали облучение с суммарной дозой до миллиона Грей, сохраняя жизнеспособность! В пересчете на уровень радиации, измеренный на поверхности Марса марсоходом Curiosity, это означает, что микробные сообщества земных пустынь или сухих долин Антарктиды, доставленные на Марс вместе с грунтом, сохраняли бы жизнеспособность в течение 13-20 млн. лет!

Интересный доклад Д.А.Складнева из ИНМИ РАН был посвящен остроумному и очень чувствительному методу обнаружения живых клеток как в рамках астробиологических исследований, так и в интересах медицины – OBNG. Как оказалось, живые клетки являются постоянным источником электронов и способны восстанавливать ионы металлов (в частности, в докладе речь шла об ионах серебра) до нейтральных атомов. Нейтральные атомы, в свою очередь, объединяются в кластеры, а в дальнейшем – в наночастицы металла размерами ~20 нм. Размеры таких наночастиц резко различаются в присутствии живых клеток и при их отсутствии, что обеспечивает исключительную чувствительность метода – вплоть до 1-10 клеток на 1 мл водного раствора! Более того, размеры образующихся наночастиц зависят и от состояния клеток – являются ли те молодыми и здоровыми или поврежденными (последнее важно для медицинских исследований).

С.Н.Филиппова из ИНМИ РАН рассказала о поиске вирусов-бактериофагов в водных пробах из антарктического озера Унтерзее и в жильном льду Мамонтовой горы в центральной Якутии. Вирусы находятся на границе между живым и неживым и часто отличаются высокой устойчивостью к физическим и химическим условиям среды. Как правило, вирусов-бактериофагов примерно в сто раз больше, чем бактериальных клеток, и сохраняются они гораздо дольше последних. В частности, вирусы были во множестве обнаружены в жильном льду Якутии. Это делает бактериофаги хорошими биомаркерами прошлой жизни – их обнаружение неопровержимо свидетельствует в пользу наличия бактерий в прошлом, даже если сами бактерии уже давно погибли и разрушились.

А.Б.Рубин из МГУ (биологический факультет) сделал доклад о методах обнаружения первичных фотохимических реакций в сложноорганизованных системах запасания энергии света.

М.И.Капралов (Лаборатория радиационной биологии, г. Дубна) рассказал о синтезе сложных органических веществ из формамида под действием радиации в присутствии катализаторов – метеоритов различных классов. В качестве источника радиации выступали протоны с энергией 170 Мэв (в другом варианте эксперимента – ионы бора). Накопленная доза составила 6 Грей. Исследовалось влияние 20 различных метеоритов – железных, железокаменных, ахондритов, хондритов (в том числе Челябинского метеорита) и углистых хондритов. Все метеориты проявили каталитическую активность и поспособствовали образованию из формамида целого спектра сложных органических соединений, в том числе всех пяти нуклеиновых оснований, входящих в состав РНК и ДНК, карбоновых кислот, липидов, аминокислот и сахаров. Наибольшую каталитическую активность проявили железокаменные метеориты. Выход биологически активных веществ составлял микрограммы на 2 мл формамида. Все это говорит о важной роли метеоритов и ионизирующей радиации на этапе абиогенного синтеза органических веществ на ранней Земле и за ее пределами.

С.Булат (Институт ядерной физики, Санкт-Петербург) рассказал о результатах ДНК-анализа воды из антарктического озера Восток, покрытого ледяным панцирем толщиной около 4 км и изолированного от биосферы уже на протяжении 14 млн. лет. Забор проб воды из этого озера сопряжен со значительными трудностями: среднегодовая температура на поверхности панциря составляет -55°С, минимальная температура в разгар полярной ночи – -89°С. Чтобы добраться до озерной воды, необходимо было пробурить слой льда толщиной 3769 метров! 

При вскрытии озера его воды под давлением проникают в буровую скважину, смешиваются с буровой жидкостью (керосином) и потом замерзают, все это приводит к загрязнению проб. В результате среди многочисленных ДНК различных микроорганизмов, найденных в пробах, преобладают ДНК бактерий, обитающих в керосине или на человеческом организме. База микробов-«загрязнителей» (контаминантов) уже содержит около 400 наименований! Однако исследователям удалось обнаружить и ДНК трех различных микроорганизмов, которые резко отличались от ДНК микробов из базы. Возможно, эти три микроорганизма являются жителями озера Восток. Чтобы разобраться в данном вопросе, потребуются дополнительные исследования.

А.К.Павлов с коллегами из Физико-технического института им. Иоффе сделали доклад о создании портативного масс-спектрометра с мембранной системой ввода проб для измерения органических соединений в поверхностных слоях Луны, Марса и других объектов. Как оказалось, использование тонкой силиконовой мембраны толщиной ~30 мкм увеличивает чувствительность прибора с 100-1000 раз из-за селективного пропускания органических веществ.

В.Н.Снытников (ИК СО РАН, г. Новосибирск) представил гипотезу о допланетном этапе возникновения жизни в Солнечной системе. В протопланетном диске на ранних стадиях формирования Солнечной системы концентрация молекул менялась от 10³ до 10²¹ шт./куб.см, давление газа (преимущественно водорода и гелия) во многих местах превышало 10^-3 атм., а пылевые частицы образовывали реактор с псевдоожиженной кипящей твердой фазой. В этих условиях абиогенный синтез мог дойти до образования РНК еще до формирования планет земного типа. По мнению авторов гипотезы, микробная жизнь могла зародиться еще в протопланетном диске, а роль планет состоит лишь в поддержании подходящих условий. В этом случае следы жизни земного типа могут быть найдены на всех небесных телах Солнечной системы, включая кометы.

Также докладчик рассказал о гипотетической возможности существования на Венере жизни на основе богатых азотом полициклических углеводородов и о возможности ее хроматографического детектирования.

Г.Г.Манагадзе (ИКИ РАН) предложил идею очень простого и надежного прибора, способного обнаруживать микробов в марсианской пыли, поднимаемой в воздух «пылевыми дьяволами» и пыльными бурями. На Земле споры микроорганизмов надежно обнаруживаются в атмосфере до высот 20 км и выше, размер спор составляет 0.8-1.0, 1.2-1.5 мкм. Автор доклада исходит из гипотезы, что жизнь на Марсе, как и на Земле, зародилась в первый миллиард лет существования планеты. По мере того, как Красная планета теряла атмосферу и воду, микробные биоценозы мигрировали в грунт, постепенно приспосабливаясь к неблагоприятным условиям. Падение крупных метеоритов вскрывает пласты, населенные микроорганизмами, перемешивает грунт, в результате чего марсианские микробы оказываются на поверхности, высушиваются в споры и переносятся ветром вместе с пылью. Обнаружению таких спор и поможет прибор, кроме того, с его помощью можно будет изучить распределение по размерам пылевых частиц.

Наконец, К.А.Лучников (ИКИ РАН) сделал доклад об оригинальной методике и масс-спектрометрическом инструменте для обнаружения внеземной микробной жизни с помощью элементного анализа проб.

Многие доклады вызвали горячие дискуссии и бурное обсуждение. Встречи в этом формате было решено продолжить.

http://stp.cosmos.ru/index.php?id=1137&tx_ttnews[t...64fab453f0659658843242a8732f44