Ученые нашли способ выманить микробов на Марсе и не только: как химический «маяк» поможет обнаружить скрытую жизнь в космосе?

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Поиск внеземной жизни — одна из самых амбициозных и захватывающих целей, стоящих перед человечеством. Мы всматриваемся в звездное небо, запускаем зонды к далеким планетам, надеясь уловить хоть малейший намек на то, что мы не одиноки во Вселенной. Но как распознать жизнь, если она кардинально отличается от всего, что мы знаем?

Один из многообещающих подходов основан на… движении. Звучит неожиданно? Давайте разбираться. Многие микроорганизмы способны к самостоятельному перемещению — и это, согласитесь, весомый аргумент в пользу того, что перед нами живое существо. А если это движение еще и направленное, вызванное определенным химическим веществом (такое явление называется хемотаксисом)? Это уже не просто движение, а своеобразный «сигнал», который можно попытаться «поймать».

Иллюстрация
Иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Группа немецких исследователей из Берлинского технического университета разработала удивительно простой и эффективный метод, позволяющий «засечь» этот сигнал. Их работа, опубликованная в журнале Frontiers in Astronomy and Space Sciences, открывает новые перспективы для будущих космических миссий.

Что за «маяк*» для микробов?

Ключевую роль в этом методе играет аминокислота L-серин. Почему именно она? Во-первых, L-серин уже доказал свою способность вызывать хемотаксис у самых разных земных организмов — от бактерий до… впрочем, практически у всех, кто способен двигаться. Во-вторых, есть веские основания полагать, что L-серин присутствует и на Марсе. А значит, если марсианская жизнь (если она, конечно, существует!) имеет схожую с земной биохимию, то и она может «откликнуться» на этот химический «маяк*».

(A) Упрощенная схема предлагаемой системы обнаружения жизни. Предлагаемая система будет включать: 1) блок пробоотбора, используемый для сбора образцов марсианского грунта; 2) блок предварительной обработки, используемый для отделения потенциальных клеток,
(A) Упрощенная схема предлагаемой системы обнаружения жизни. Предлагаемая система будет включать: 1) блок пробоотбора, используемый для сбора образцов марсианского грунта; 2) блок предварительной обработки, используемый для отделения потенциальных клеток, «связанных» с осадком; 3) блок хемотаксического разделения, используемый для отделения клеток от среды, содержащей осадок; и 4) блок автоматической обработки для анализа результатов в системе хемотаксического разделения (т.е. обнаружение сгустков/скоплений). (B) Основное внимание в настоящей работе уделяется системе хемотаксического разделения. Схема показывает упрощенную структуру одного из двухкамерных отсеков в системах хемотаксиса на основе µ-слайдов, используемых для тестирования. Полупроницаемая мембрана в этих отсеках отделяет несвязанные клетки от исходной жидкой среды, поскольку клетки притягиваются к определенному хемоаттрактанту (например, L-серину). Микроскопические изображения были собраны и проанализированы с помощью ручного обнаружения сгустков/скоплений. (C) Для тестирования использовались три различных микроба: B. subtilis, P. haloplanktis и H. volcanii. Приведены примеры микроскопических изображений каждого организма в камере с хемоэффектором. Цитирование: Riekeles M, Bruder V, Adams N, Santos B andSchulze-Makuch D (2025) Application ofchemotactic behavior for life detection.Front. Astron. Space Sci. 11:1490090.doi: 10.3389/fspas.2024.1490090
Автор: Riekeles et al. Источник: www.frontiersin.org

Ученые протестировали свой метод на трех видах микроорганизмов: двух видах бактерий (Bacillus subtilis и Pseudoalteromonas haloplanktis) и одном виде архей (Haloferax volcanii). Выбор, надо сказать, не случайный. Все эти микробы — настоящие экстремалы, способные выживать в самых суровых условиях: от раскаленных песков до ледяных глубин Антарктики и соленых озер, подобных Мертвому морю. Такая «стойкость» делает их идеальными кандидатами для моделирования внеземной жизни.

Микроскопические изображения µ-слайда. Красные пунктирные рамки обозначают область полупроницаемой мембраны. Желтая пунктирная рамка обозначает область камеры-резервуара с частицами кварца. Поле зрения всех изображений составляет 141 мкм × 106 мкм. (A) Изображение B. subtilis в полупроницаемой мембране. (B) Изображение истории движения (MHI) этого наблюдения в полупроницаемой мембране, показывающее движение микроорганизмов в течение 10 секунд. (C) Пример изображения камеры-резервуара с частицами кварцевого осадка микронного размера (желтая пунктирная рамка) и полупроницаемой мембраной (красная пунктирная рамка), которая служит барьером для осадка и не пропускает частицы осадка. Цитирование: Riekeles M, Bruder V, Adams N, Santos B andSchulze-Makuch D (2025) Application ofchemotactic behavior for life detection.Front. Astron. Space Sci. 11:1490090.doi: 10.3389/fspas.2024.1490090
Микроскопические изображения µ-слайда. Красные пунктирные рамки обозначают область полупроницаемой мембраны. Желтая пунктирная рамка обозначает область камеры-резервуара с частицами кварца. Поле зрения всех изображений составляет 141 мкм x 106 мкм. (A) Изображение B. subtilis в полупроницаемой мембране. (B) Изображение истории движения (MHI) этого наблюдения в полупроницаемой мембране, показывающее движение микроорганизмов в течение 10 секунд. (C) Пример изображения камеры-резервуара с частицами кварцевого осадка микронного размера (желтая пунктирная рамка) и полупроницаемой мембраной (красная пунктирная рамка), которая служит барьером для осадка и не пропускает частицы осадка. Цитирование: Riekeles M, Bruder V, Adams N, Santos B andSchulze-Makuch D (2025) Application ofchemotactic behavior for life detection.Front. Astron. Space Sci. 11:1490090.doi: 10.3389/fspas.2024.1490090
Автор: Riekeles et al. Источник: www.frontiersin.org
Простота — залог успеха (и экономии)

Представьте себе: вам нужно отправить на Марс лабораторию для поиска жизни. Каждый грамм веса, каждый ватт энергии — на вес золота. И тут на помощь приходит разработка немецких ученых. Вместо сложных и громоздких приборов — всего лишь предметное стекло с двумя камерами, разделенными тонкой мембраной. В одну камеру помещаются микробы, в другую — раствор L-серина.

И что дальше? А дальше все просто: если микробы живы и способны двигаться, они начинают «просачиваться» через мембрану в сторону L-серина. Никаких сложных анализов, никаких мощных компьютеров — результат виден, что называется, невооруженным глазом!

«Особенно важно, что метод работает и с археями H. volcanii, — подчеркивает руководитель исследования Макс Рикелес. — Это значительно расширяет круг потенциальных форм жизни, которые мы можем обнаружить, ведь археи, приспособленные к экстремально соленым средам, могут быть очень похожи на то, что мы надеемся найти на Марсе».

Экспериментальная схема работы с микрослайдами. Каждый используемый микроб культивировался в своей собственной среде: среда S1 для B. subtilis, среда MB для P. haloplanktis и среда #97 для H. volcanii. Перед каждым экспериментом с µ-слайдом клетки центрифугировали, промывали PBS (фосфатно-солевым буфером) и ресуспендировали в минимальной среде (MM), дополненной NaCl (концентрация NaCl варьировалась для каждого вида). Клеткам давали адаптироваться в течение 1 часа в MM, после чего их добавляли в соответствующую камеру µ-слайда. Для каждого эксперимента три камеры заполнялись клетками. Камеры с хемоэффектором заполнялись MM, дополненной NaCl (контроль), или NaCl + L-серином (10 мМ и 20 мМ). Каждая пара камер
Экспериментальная схема работы с микрослайдами. Каждый используемый микроб культивировался в своей собственной среде: среда S1 для B. subtilis, среда MB для P. haloplanktis и среда #97 для H. volcanii. Перед каждым экспериментом с µ-слайдом клетки центрифугировали, промывали PBS (фосфатно-солевым буфером) и ресуспендировали в минимальной среде (MM), дополненной NaCl (концентрация NaCl варьировалась для каждого вида). Клеткам давали адаптироваться в течение 1 часа в MM, после чего их добавляли в соответствующую камеру µ-слайда. Для каждого эксперимента три камеры заполнялись клетками. Камеры с хемоэффектором заполнялись MM, дополненной NaCl (контроль), или NaCl + L-серином (10 мМ и 20 мМ). Каждая пара камер «клетка/хемоэффектор» была разделена полупроницаемой мембраной, изготовленной из MM с различными концентрациями агарозы. Наблюдения проводились через 1 час и 3 часа после завершения сборки µ-слайда. Для каждой камеры с хемоэффектором записывалось 10 изображений, и использовались биологические трипликаты (т.е. три отдельных µ-слайда). Эксперименты с каждым из трех микробов проводились отдельно. Цитирование: Riekeles M, Bruder V, Adams N, Santos B andSchulze-Makuch D (2025) Application ofchemotactic behavior for life detection.Front. Astron. Space Sci. 11:1490090.doi: 10.3389/fspas.2024.1490090
Автор: Riekeles et al. Источник: www.frontiersin.org
Космические перспективы

Конечно, прежде чем этот метод можно будет применить в реальной космической миссии, предстоит решить еще немало задач. Нужно создать миниатюрное и надежное оборудование, способное выдержать перегрузки и радиацию, разработать систему автоматического анализа результатов… Но, как говорится, лиха беда начало!

Успешное преодоление этих трудностей откроет путь к созданию принципиально новых, более дешевых и эффективных методов поиска внеземной жизни. Возможно, именно такой простой «химический маяк» поможет нам, наконец, получить ответ на один из самых волнующих вопросов: одиноки ли мы во Вселенной? И, кто знает, может быть, этот ответ мы найдем не в далеких галактиках, а совсем рядом — в соленых океанах под ледяной корой спутника Юпитера, Европы?

* — Дальневосточное общественное движение «Маяк» — признано иностранным агентом

1 комментарий

P
Микробы дуреют с этой прикормки

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Почему мексиканцы варят кукурузу с известью перед приготовлением лепёшек

Тёплую кукурузную лепёшку можно согнуть и завернуть в неё начинку. Но если размолоть сухие зёрна и просто смешать муку с водой, получить такое же податливое тесто будет трудно. В Мексике...

Алиго: как картофельное пюре и сыр превращаются во французское блюдо, которое тянется за ложкой длинными нитями

Алиго трудно принять за обычное картофельное пюре, если увидеть его в момент подачи. Повар поднимает ложку или лопатку, и за ней тянется плотная блестящая лента на десятки сантиметров. Масса не...

Как правильно подобрать блок питания для ПК: основные параметры и требования

Выбор блока питания следует начинать с определения суммарного энергопотребления комплектующих при максимальной нагрузке. Основное внимание необходимо уделить процессору и видеокарте, поскольку...

Бронекофе: для чего в кофе кладут сливочное масло и как эта смесь работает в организме

Порция черного кофе со сливочным маслом содержит от 38 до 50 г чистых жиров при полном отсутствии белков и углеводов. Калорийность такой чашки составляет от 350 до 500 ккал, средний показатель...

Фонарик с претензией на универсальность. Стеклобойная голова и боковой свет. Обзор Fenix LD35R

Стеклобойные шипы, панели бокового света на голове, хорошая дальнобойность и сигнальный красно-синий свет для перемещения. Предлагаю посмотреть на необычный фонарик от Fenix, в котором...

✦ ИИ  OSINT на минималках, или Как подружить ClickHouse, Neo4j, Qdrant и локальную LLM без штата дата-сайентистов

Архитектурный разбор OSINT-комбайна на базе ClickHouse, Neo4j и Qdrant. Как собирать связи безPalantir и галлюцинаций LLM на одной локальной станции с бытовой видеокартой