Des chercheurs de l'Université d'État Lomonossov de Moscou ont étudié la résistance des micro-organismes aux rayonnements gamma à très basse température. Les résultats ont été publiés dans extrêmophiles .

La température moyenne sur Mars est de -63 °C, mais dans les régions polaires et la nuit, il peut descendre jusqu'à -145 °C. La pression atmosphérique est beaucoup plus basse que celle de la Terre de 100 à 1000 fois, et la planète subit de forts rayonnements ultraviolets et ionisants. Jusqu'à maintenant, personne ne savait dans quelle mesure les micro-organismes peuvent résister à des facteurs aussi extrêmes. En découvrant les limites, les scientifiques peuvent évaluer la survie des micro-organismes et des biomarqueurs dans tout le système solaire. Ces informations deviendront inestimables dans la planification des missions spatiales astrobiologiques, lorsqu'il est important de bien choisir les objets et les régions de recherche, ainsi que de développer en profondeur des techniques de détection de la vie.

Dans leur article actuel, les auteurs ont étudié la résistance aux radiations des communautés microbiennes dans les roches sédimentaires du pergélisol à basse température et basse pression. Ces roches sédimentaires sont considérées comme un analogue terrestre du régolithe, la surface produite par l'altération spatiale. Les scientifiques supposent que la biosphère martienne potentielle pourrait survivre dans un état cryoconservé, et que le principal facteur limitant la durée de vie cellulaire est les dommages causés par les radiations. En définissant la limite de résistance aux rayonnements, les chercheurs peuvent estimer la capacité de survie des micro-organismes dans des régolithes de différentes profondeurs.

« Nous avons étudié l'impact conjoint de plusieurs facteurs physiques (rayonnement gamma, basse pression, basse température) sur les communautés microbiennes au sein de l'ancien pergélisol arctique. Nous avons également étudié un objet unique fabriqué par la nature :l'ancien pergélisol qui n'a pas fondu depuis environ 2 millions d'années. En un mot, nous avons mené une expérience de simulation qui couvrait les conditions de cryoconservation dans le régolithe martien. Il est également important que dans cet article, nous avons étudié l'effet de fortes doses (100 kGy) de rayonnement gamma sur la vitalité des procaryotes, alors que dans les études précédentes, aucun procaryote vivant n'a jamais été trouvé après des doses supérieures à 80 kGy", a déclaré le co-auteur Vladimir S. Cheptsov, un étudiant de troisième cycle au département de biologie des sols de Lomonosov MSU.

En simulant ces facteurs influençant les micro-organismes, les chercheurs ont utilisé une chambre à climat constant originale qui maintient une température et une pression basses pendant l'irradiation gamma. Les auteurs notent également que les communautés microbiennes naturelles ont été utilisées comme objet modèle, pas des cultures pures de micro-organismes.

Les communautés microbiennes ont montré une résistance élevée aux conditions de l'environnement martien simulé. Après irradiation, le nombre total de cellules procaryotes et le nombre de cellules bactériennes métaboliquement actives sont restés au niveau témoin, tandis que le nombre de bactéries cultivées (celles qui se développent sur des milieux nutritifs) a diminué de 10 fois. Le nombre de cellules métaboliquement actives des archées a triplé. La diminution du nombre de bactéries cultivées a probablement été causée par un changement de leur état physiologique et non par la mort.

Les scientifiques ont détecté une biodiversité assez élevée de bactéries dans l'échantillon exposé de pergélisol, bien que la structure de la communauté microbienne ait subi des changements importants après l'irradiation. En particulier, les populations d'actinobactéries du genre Arthrobacter, qui n'ont pas été révélés dans les échantillons de contrôle, est devenu prédominant dans les communautés bactériennes suite à la simulation. Ceci est probablement dû à la diminution des populations bactériennes dominantes, ainsi les actinobactéries du genre Arthrobacter ont pu être détectées par les chercheurs. Les auteurs suggèrent également que ces bactéries sont plus résistantes aux conditions simulées. Il y avait aussi des études prouvant que ces bactéries ont une résistance assez élevée au rayonnement ultraviolet, et leur ADN est bien conservé dans l'ancien pergélisol pendant des millions d'années.

"Les résultats de l'étude indiquent la possibilité d'une cryoconservation prolongée de micro-organismes viables dans le régolithe martien. L'intensité du rayonnement ionisant à la surface de Mars est de 0,05-0,076 Gy/an et diminue avec la profondeur. Compte tenu de l'intensité de rayonnement dans le régolithe de Mars, les données obtenues permettent de supposer que d'hypothétiques écosystèmes martiens pourraient être conservés à l'état anabiotique dans la couche superficielle du régolithe (protégé des rayons UV) pendant au moins 1,3 million d'années, à deux mètres de profondeur pendant pas moins de 3,3 millions d'années, et à une profondeur de cinq mètres pendant au moins 20 millions d'années. Les données obtenues peuvent également être appliquées pour évaluer la possibilité de détecter des micro-organismes viables sur d'autres objets du système solaire et au sein de petits corps dans l'espace, " a ajouté le scientifique.

Les auteurs ont, pour la première fois, prouvé que les procaryotes peuvent survivre à une irradiation avec des rayonnements ionisants à des doses dépassant 80 kGy. Les données obtenues indiquent à la fois une possible sous-estimation de la résistance aux rayonnements des communautés microbiennes naturelles et la nécessité d'étudier l'effet conjoint d'un ensemble de facteurs extraterrestres et cosmiques sur les organismes vivants et les biomolécules dans des expériences de modèles astrobiologiques.