ВЫБРАТЬ - EXPOSE

  (Перенаправлено с БИОМЕКС )
Расположение астробиологических комплексов EXPOSE-E и EXPOSE-R на Международной космической станции

EXPOSE - это многопользовательский объект, расположенный за пределами Международной космической станции, посвященный астробиологии . EXPOSE был разработан Европейским космическим агентством (ESA) для длительных космических полетов и был разработан, чтобы позволить подвергнуть химические и биологические образцы космическому пространству во время записи данных во время экспозиции.

Результаты будут способствовать нашему пониманию фотобиологических процессов в смоделированном радиационном климате планет (например, на ранней Земле, раннем и современном Марсе и роли озонового слоя в защите биосферы от вредного УФ-В излучения ), а также в исследованиях вероятности и ограничения распространения жизни за пределы своей родной планеты. Данные EXPOSE поддерживают долгосрочные исследования in situ микробов в искусственных метеоритах, а также микробных сообществ из особых экологических ниш. Некоторые эксперименты EXPOSE исследовали, в какой степени определенные земные организмы способны справляться с внеземными условиями окружающей среды. Другие исследовали реакцию органических молекул на нефильтрованный солнечный свет в течение длительного периода времени .

Цели

EXPOSE имеет несколько целей, специфичных для каждого эксперимента, но все они связаны с областью астробиологии . Их коллективная цель - лучше понять природу и эволюцию органического вещества, присутствующего во внеземных средах, и их потенциальное значение для астробиологии. Эти эксперименты в основном изучают молекулы, представляющие интерес для комет, чтобы понять результаты миссии Rosetta , химию Титана ( миссия Кассини – Гюйгенс ) или органическую химию марсианской среды ( Mars Science Laboratory и проект ExoMars ).

Актуальность

С помощью экспериментов на борту установок EXPOSE были исследованы различные аспекты астробиологии, к которым нельзя было в достаточной степени приблизиться с использованием лабораторных помещений на земле. Набор химических экспериментов разработан для лучшего понимания роли межзвездной, кометной и планетной химии в происхождении жизни . Кометы и метеориты интерпретируются как экзогенные источники пребиотических молекул на ранней Земле. Все данные , полученные от астробиологических экспериментов на обоих Expose миссий добавит к пониманию происхождения и эволюции в жизни на Земле и о возможности его распределения в пространстве или происхождения в других местах.

Данные, полученные в результате исследований сложной органики, представляющей интерес для комет, поддержат интерпретацию данных на месте, полученных в ходе миссии Rosetta после посадки на комету 67P / Чурюмова-Герасименко в 2014 году, а также образцов, проанализированных марсоходами Curiosity и ExoMars на Марсе. Наконец, химические эксперименты внесут вклад в понимание химических процессов на спутнике Сатурна Титане и возможных аналогиях с пребиотической химией на ранней Земле.

В биологических экспериментах использовался полный внеземной спектр солнечного УФ-излучения и подходящие отсечные фильтры для изучения как роли озонового слоя в защите нашей биосферы, так и вероятности выживания устойчивых наземных микроорганизмов ( экстремофилов ) в космическом пространстве. Последние исследования предоставят экспериментальные данные для гипотезы литопанспермии , и они предоставят основные данные по вопросам защиты планеты . Чтобы лучше понять обитаемость Марса , один набор образцов был подвергнут воздействию смоделированных марсианских условий (климат с УФ-излучением, давление, атмосфера) с защитным покрытием смоделированной марсианской почвы и без него . Отобранные биологические образцы для испытаний - выносливые представители различных отраслей жизни.

Общее описание миссии

В период с 2008 по 2015 год было проведено три эксперимента EXPOSE: EXPOSE-E , EXPOSE-R и EXPOSE-R2 .
EXPOSE-E был запущен 7 февраля 2008 года на борту космического корабля "Атлантис" и был установлен на европейском модуле МКС " Колумбус" в Европейском технологическом центре (EuTEF). EXPOSE-R был запущен на МКС 26 ноября 2008 года с космодрома Байконур в Казахстане на борту капсулы "Прогресс" и установлен на российском модуле МКС " Зевзда" . EXPOSE-R2 запущен

EXPOSE-E обеспечил размещение в трех лотках для экспонирования различных астробиологических тестовых образцов, которые подвергались воздействию определенных космических условий: либо космический вакуум, солнечное электромагнитное излучение с длиной волны> 110 нм и космическое излучение (лотки 1 и 3), либо моделируемая поверхность Марса. условия (лоток 2). Различные эксперименты заключались в воздействии на твердые молекулы, газовые смеси или биологические образцы солнечного ультрафиолетового (УФ) излучения, космических лучей , вакуума и температурных колебаний космического пространства, когда МКС неоднократно проходила между областями прямого солнечного света и холодной темнотой тени Земли. .

В конце периода экспозиции EXPOSE-E был возвращен на Землю в сентябре 2009 года в рамках миссии Space Shuttle Discovery STS-128 . EXPOSE-R был доставлен еще в 2011 году на космическом корабле Союз . С места посадки в Казахстане лотки были возвращены через Москву и переданы ученым для дальнейшего анализа в их лабораториях.

EXPOSE-R2 был запущен 24 июля 2014 года, экспонирование было завершено в апреле 2015 года и было возвращено на Землю в начале 2016 года, где он все еще проходит анализ.

EXPOSE-E

Эксперименты EXPOSE-E:

  • ПРОЦЕСС , изучение фотохимических органических соединений на околоземной орбите. Имеет отношение к кометам, метеоритам, Марсу и Титану .
  • ADAPT , изучение молекулярных стратегий адаптации микроорганизмов в аналогах метеоритного вещества к различным космическим и планетным условиям ультрафиолетового климата.
  • PROTECT , изучение устойчивости спор к условиям космоса и их способности восстанавливаться после повреждений, нанесенных такой экспозицией. Для планетарной защиты.
  • LiFE (Lichens and Fungi Experiment), изучение воздействия радиации на лишайники , грибы и симбиоты в космических условиях.
  • SEEDS , тестовые семена растений в качестве наземной модели для носителя панспермии и в качестве источника универсальных УФ-экранов и исследования их способности противостоять радиации.
  • Dosis, Dobis и R3D , пассивные дозиметры для измерения ионизирующего излучения и прибор для измерения активного излучения R3D (Radiation Risk Radiometer-Dosimeter E).

EXPOSE-E результаты

Колонии Bacillus subtilis, выращенные на чашке для культивирования в лаборатории молекулярной биологии .
ОБРАБОТАТЬ

Поиск органических молекул на поверхности Марса - главный приоритет космических миссий по исследованию Марса. Таким образом, ключевым шагом в интерпретации будущих данных, собранных этими миссиями, является понимание сохранения органического вещества в марсианской среде. 1,5-летнее воздействие УФ-излучения на поверхности Марса в космосе привело к полной деградации органических соединений ( глицина , серина , фталевой кислоты , фталевой кислоты в присутствии минеральной фазы и меллитовой кислоты ). Их период полураспада составлял от 50 до 150 часов для условий поверхности Марса.

Чтобы понять химическое поведение органических молекул в космической среде, аминокислоты и дипептиды в чистом виде, включенные в порошок метеорита, подвергались воздействию космических условий в течение 18 месяцев; образцы были возвращены на Землю и проанализированы в лаборатории на предмет реакций, вызванных солнечным УФ-излучением и космическим излучением . Результаты показывают, что стойкость к облучению является функцией химической природы подвергнутых воздействию молекул и длины волны УФ-света. Наиболее измененными соединениями были дипептид, аспарагиновая кислота и аминомасляная кислота . Наиболее устойчивыми оказались аланин , валин , глицин и аминоизомасляная кислота . Результаты также демонстрируют защитный эффект метеоритного порошка, что еще раз подчеркивает важность экзогенного вклада в инвентаризацию пребиотических органических веществ на ранней Земле.

АДАПТ

Бактериальные эндоспоры штамма Bacillus subtilis MW01 с высокой устойчивостью к ультрафиолетовому излучению подвергались воздействию низкой околоземной орбиты и моделировали условия поверхности Марса в течение 559 дней. Было ясно показано, что солнечное внеземное УФ-излучение (λ ≥110 нм), а также марсианский УФ-спектр (λ ≥200 нм) были наиболее вредными факторами; в некоторых образцах только несколько выживших спор были выделены из спор B. subtilis MW01, экспонированных в монослоях. Однако, если их защитить от солнечного излучения , около 8% спор MW01 выжили, а 100% выжили в смоделированных марсианских условиях по сравнению с лабораторным контролем.

Двумя другими целями эксперимента были Halococcus dombrowskii (ADAPT II) и естественно адаптированное к УФ-излучению фототрофное сообщество (ADAPT III). Для ADAPT-II подсчет с космической станции не публиковался, но предварительные наземные эксперименты установили некоторые уровни допуска. Опубликованы результаты ADAPT-III. Многие красители (хлорофилл и каротиноиды), используемые микробами, обесцвечиваются ультрафиолетовыми лучами, и довольно много видов, используемых в темных контрольных группах, погибли. Хроококцидиопсис выжил в каждой группе. Хлорелла , Gloeocapsa и Geminicoccus roseus смогли выжить при более низком уровне УФ-излучения.

ЗАЩИТИТЬ
Ультрафиолетовое излучение по-разному повреждает молекулы ДНК живых организмов. В одном общем случае повреждения соседние основания тимина соединяются друг с другом, а не через «лестницу». Этот « димер тимина » делает выпуклость, и искаженная молекула ДНК не функционирует должным образом.

Спорообразующие бактерии вызывают особую озабоченность в контексте защиты планеты, поскольку их жесткие эндоспоры могут выдерживать определенные процедуры стерилизации, а также суровые условия космического пространства или планетных поверхностей. Чтобы проверить их жизнеспособность во время гипотетической миссии на Марс, споры Bacillus subtilis 168 и Bacillus pumilus SAFR-032 в течение 1,5 лет подвергались воздействию определенных параметров космоса. Было ясно показано, что солнечное внеземное УФ-излучение (λ ≥110 нм), а также марсианский УФ-спектр (λ ≥200 нм) были наиболее вредными факторами; в некоторых образцах только несколько выживших были извлечены из спор, экспонированных в монослоях. Многослойные споры выживают на несколько порядков лучше. Все другие параметры окружающей среды не повредили спорам, которые показали выживаемость около 50% или более. Данные демонстрируют высокую вероятность выживания спор во время полета на Марс, если они защищены от солнечного излучения. Эти результаты будут иметь значение для планетарной защиты.

Мутагенная эффективность пространства также была изучена в споре Bacillus SUBTILIS 168. Данные показывают уникальную мутагенную силу пространства и марсианских условия на поверхность в результате травм ДНК , вызванных солнечным УФ - излучением и космического вакуумом или низкое давлением Марса. Споры, подвергшиеся воздействию космоса, продемонстрировали гораздо более широкую и более серьезную реакцию на стресс, чем споры, подвергшиеся воздействию смоделированных марсианских условий.

Сравнительный анализ белков ( протеомика ) спор Bacillus pumilus SAFR-032 показал, что белки, придающие свойства устойчивости ( супероксиддисмутаза ), присутствовали в более высоких концентрациях в спорах, подвергшихся воздействию открытого космоса, по сравнению с контролем. Кроме того, клетки и споры первого поколения, полученные из образцов, подвергшихся воздействию космического пространства, показали повышенную устойчивость к ультрафиолетовому излучению C по сравнению с их аналогами из наземного контроля. Полученные данные важны для расчета вероятности и механизмов выживания микробов в космических условиях и оценки микробных загрязнителей как рисков для прямого заражения и обнаружения жизни на месте .

LiFE
Акароспора

Через 1,5 года в космосе образцы были извлечены, регидратированы и распределены на различных питательных средах. Единственные два организма, способные к росту, были изолированы от образца, подвергнутого воздействию смоделированных условий Марса под фильтром нейтральной плотности 0,1% T Suprasil, и от образца, подвергшегося воздействию космического вакуума без воздействия солнечного излучения, соответственно. Два выживших организма были идентифицированы как Stichococcus sp. ( зеленые водоросли ) и Acarospora sp . (род лихенизированных грибов). Среди других протестированных спор грибов были Cryomyces antarcticus и Cryomyces minteri , и хотя 60% изученной ДНК клеток оставалось нетронутым после марсианских условий, менее 10% грибов смогли размножаться и образовывать колонии после своего возвращения на Землю. . По словам исследователей, исследования предоставляют экспериментальную информацию о возможности переноса эукариотической жизни с одной планеты на другую с помощью горных пород и выживания в среде Марса.

Криптоэндолитические микробные сообщества и эпилитические лишайники рассматривались как подходящие кандидаты для сценария литопанспермии , который предлагает естественный межпланетный обмен организмами с помощью горных пород, которые были выброшены с их планеты происхождения. Эксперимент по выдержке в космосе продолжительностью 1,5 года был проведен с множеством эукариотических организмов, колонизирующих породы. Известно, что избранные организмы справляются с экстремальными экологическими условиями в их естественной среде обитания. Было обнаружено, что некоторые - но не все - из этих самых устойчивых микробных сообществ из чрезвычайно враждебных регионов Земли также частично устойчивы к еще более враждебной среде космического пространства, включая высокий вакуум, колебания температуры, полный спектр внеземных солнечных электромагнитных волн. радиация и космическое ионизирующее излучение . Хотя сообщаемый экспериментальный период в 1,5 года в космосе несопоставим с временными промежутками в тысячи или миллионы лет, которые, как считается, необходимы для литопанспермии, эти данные являются первым доказательством разной устойчивости криптоэндолитических сообществ в космосе.

СЕМЕНА
Семена табака ( Nicotiana tabacum )

Правдоподобность того, что жизнь была импортирована на Землю откуда-то еще, была проверена путем 1,5-летнего воздействия солнечного УФ-излучения, солнечной и галактической космической радиации, температурных колебаний и космического вакуума на семена растений за пределами Международной космической станции. Из 2100 экспонированных семян Arabidopsis thaliana и Nicotiana tabacum (табак) дикого типа 23% дали жизнеспособные растения после возвращения на Землю. Прорастание семян, защищенных от солнечного света, задерживалось, но была достигнута полная выживаемость, что указывает на то, что для семян, заключенных в непрозрачную матрицу, возможно более длительное космическое путешествие. Команда пришла к выводу, что обнаженное, похожее на семя существо могло пережить воздействие солнечного УФ-излучения во время гипотетической передачи с Марса на Землю, и даже если семена не выживают, компоненты (например, их ДНК) могут пережить перенос на космические расстояния.

Дозис, Добис

Вследствие высокой защиты близлежащей МКС биологические образцы в основном подвергались воздействию галактических космических тяжелых ионов, в то время как электроны и значительная часть протонов радиационных поясов и солнечного ветра не достигли образцов.

R3D (Радиометр-дозиметр радиационного риска E)
Виды ионизирующего излучения - гамма-лучи представлены волнистыми линиями, заряженные частицы и нейтроны - прямыми. Маленькие кружки показывают, где происходят процессы ионизации.

R3D измерял ионизирующее и неионизирующее излучение, а также космическое излучение, достигающее биологических образцов, расположенных на EXPOSE-E. Из-за ошибок при передаче данных или временного прекращения подачи питания EXPOSE не все данные могли быть получены. Радиация не была постоянной во время миссии. Регулярно с интервалом около 2 месяцев наблюдалось слабое или почти полное отсутствие радиации. Доза излучения во время миссии составила 1823,98 МДж м-2 для PAR, 269,03 МДж м-2 для UVA, 45,73 МДж м-2 для UVB или 18,28 МДж м-2 для UVC. Зарегистрированная продолжительность солнечного сияния во время миссии составила около 152 дней (около 27% времени миссии). Поверхность EXPOSE, скорее всего, была повернута от Солнца значительно дольше. Наибольшая дневная усредненная мощность поглощенной дозы 426 мкГр в сутки пришлась на область «Южно-Атлантической аномалии» (ЮАА) внутреннего радиационного пояса; галактические космические лучи (ГКЛ) производили мощность поглощенной дозы 91,1 мкГр в день, а источник внешнего радиационного пояса (ORB) доставлял 8,6 мкГр в день.

EXPOSE-R

Expose-R ( «R» означает его установку на R ussian модуле Zvezda) была установлена по внекорабельной деятельности российского космонавта на 11 марта 2009 года и воздействие космических условий продолжалось в течение 682 дней до 21 января 2011 года, когда он был возвращен на Землю последним рейсом STS 133 шаттла Discovery Shuttle 9 марта 2011 года. EXPOSE-R был оборудован тремя лотками для восьми экспериментов и тремя дозиметрами радиации. Каждый лоток был загружен с различным биологическими организмами , включая семена растений и споры из бактерий , грибов и папоротников , которые были подвержены суровой космической среда в течение примерно полторы лет. Группа экспериментов ROSE (Реакция организмов на космическую среду) координируется Немецким аэрокосмическим центром (DLR) и состоит из ученых из разных европейских стран, США и Японии. В 8 экспериментах по определению биологического и химического состава более 1200 отдельных образцов подверглись воздействию солнечного ультрафиолетового (УФ) излучения, вакуума, космических лучей или экстремальных колебаний температуры. В своих различных экспериментах участвующие ученые изучают вопрос о происхождении жизни на Земле, и результаты их экспериментов вносят вклад в различные аспекты эволюции и распространения жизни во Вселенной.

Эксперименты EXPOSE-R:

  • AMINO , исследование воздействия солнечного ультрафиолета (УФ) на аминокислоты и другие органические соединения, находящиеся на орбите Земли.
  • ОРГАНИКА , изучение эволюции органического вещества в космическом пространстве.
  • ENDO (ROSE-1), изучает влияние радиации на эндолитные микроорганизмы (растущие в трещинах и поровых пространствах горных пород).
  • ОСМО (РОЗА-2), исследование экспозиции осмофильных микроорганизмов в космической среде.
  • SPORES (ROSE-3), исследование спор, помещенных в искусственные метеориты .
  • ФОТО (РОЗА-4), исследование воздействия солнечной радиации на генетический материал спор.
  • SUBTIL (ROSE-5), исследование мутагенного действия космической среды на споры бактерий ( Bacillus subtilis ).
  • PUR (ROSE-8), исследование влияния космической среды на фаг Т7 , его ДНК и поликристаллический урацил.
  • IMBP (Институт биомедицинских проблем), сюда входили споры бактерий, споры грибов, семена растений и яйца низших ракообразных и личинок криптобиотиков .

EXPOSE-R результаты

Космонавт Дмитрий Кондратьев осматривает EXPOSE-R после выхода в открытый космос и готовит его к возвращению на Землю

Снимки, сделанные во время выхода в открытый космос №27 в последний день экспозиции, показали, что многие из 75 маленьких окон стали коричневыми. Коричневая пленка явно была отложением, которое выпало внутри окон во время космического полета. Оказалось, что появление коричневой пленки зависит от двух предпосылок: солнечного излучения и вакуума. Поскольку коричневая пленка должна была повлиять на количество и качество солнечного света, попадающего на тестовые образцы, что повлияло на суть научных целей, было начато исследование для определения свойств и основной причины изменения цвета. Коричневая пленка содержала углеводороды, поэтому была проведена инвентаризация материалов, содержащихся внутри Expose-R, которые могли доставить загрязняющие летучие вещества.

Истинная химическая идентичность не установлена, но, возможно, они произошли от веществ, добавленных в клеи, пластмассы и печатные платы.

Поскольку не на всех окнах образовывалась загрязняющая коричневая пленка, некоторые эксперименты были успешно выставлены:

  • АМИНО
    • Воздействие метана : он изучает всю цепочку фотодеградации метана (CH 4 ), инициированную вакуумным и солнечным ультрафиолетовым излучением в атмосфере Титана . Потребление метана приводит к образованию насыщенных углеводородов без видимого влияния CO 2 .
    • Воздействие аминокислот : аминокислоты и дипептид в чистом виде и заключенные в порошок метеорита были подвергнуты воздействию открытого космоса. Результаты подтверждают, что устойчивость к облучению является функцией химической природы подвергнутых воздействию молекул и длин волн ультрафиолетового света. Они также подтверждают защитный эффект покрытия из метеоритного порошка. Наиболее измененными соединениями были дипептиды и аспарагиновая кислота, в то время как наиболее устойчивыми были соединения с углеводородной цепью . Анализы документируют несколько продуктов реакций, происходящих после УФ-облучения в космосе.
    • Стабильность РНК : воздействие солнечного излучения оказывает сильное разрушающее влияние на распределение РНК по размерам. Более того, солнечное излучение разрушает азотистые основания РНК .
  • ОРГАНИКА : Четырнадцать тонких пленок эксперимента ORGANIC (одиннадцать полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) и три фуллерена ) получили дозу облучения порядка 14000 МДж / м 2 в течение 2900 часов незатененного солнечного освещения во время воздействия космического пространства. Компактные ПАУ более стабильны, чем некомпактные ПАУ, которые сами по себе более стабильны, чем ПАУ, содержащие гетероатомы , причем последняя категория наиболее подвержена разложению в космической среде. Измеренные незначительные спектральные изменения (менее 10%) указывают на высокую стабильность в диапазоне условий космической экспозиции, исследованных на EXPOSE-R.
  • ЭНДО : Эти результаты демонстрируют, что эндолитические среды обитания могут обеспечить среду обитания в условиях наихудшего УФ-излучения на молодых планетах, и эмпирическое опровержение идеи о том, что ранние интенсивные потоки УФ-излучения могли бы предотвратить появление фототрофов без способности образовывать микробные маты или производят защитные пигменты от ультрафиолета, заселяя поверхность ранних массивов суши.
  • OSMO : Ранее ученые показали, используя установку ЕКА BIOPAN на околоземной орбите, что при воздействии космической среды в течение 2 недель выживаемость Synechococcus (Nägeli) и Halorubrum chaoviator была выше, чем у всех других тестируемых организмов, кроме спор Bacillus . EXPOSE-R предоставил возможность усовершенствовать и расширить свою экспозицию. Образцы, хранящиеся в темноте, но подвергавшиеся воздействию космического вакуума, имели выживаемость 90 ± 5% по сравнению с наземным контролем. Образцы, подвергавшиеся полному УФ-излучению космического пространства в течение более года, были обесцвечены, и выживаемость не обнаружена.
  • СПОРЫ : Эксперимент СПОРЫ (Споры в искусственных метеоритах) выявил химические и биологические образцы, чтобы ответить на вопрос, обеспечивает ли материал метеорита достаточную защиту от суровых условий космоса для спор ( Bacillus subtilis 168), чтобы выжить в долгосрочном путешествии в космосе. экспериментально имитируя гипотетический сценарий литопанспермии . Результаты демонстрируют высокий инактивирующий потенциал внеземного УФ-излучения как одного из наиболее вредных факторов космоса, особенно УФ-излучения с λ> 110 нм. Инактивация, индуцированная УФ-излучением, в основном вызывается фотоповреждением ДНК , что подтверждается идентификацией фотопродукта спор 5,6-дигидро-5 (α-тиминил) тимина . Эти данные раскрывают пределы литопанспермии для спор, расположенных в верхних слоях пород, выброшенных ударом из-за доступа вредного внеземного солнечного УФ-излучения, и подтверждают его защиту при укрытии метеоритным материалом. Также были обнажены споры гриба Trichoderma longibrachiatum , и около 30% спор в вакууме выжили в космическом путешествии, если их защитить от инсоляции. Однако в большинстве случаев не наблюдалось значительного уменьшения количества спор, подвергшихся воздействию в дополнение к полному спектру солнечного УФ-излучения. Поскольку споры экспонировались группами, внешние слои спор могли закрывать внутреннюю часть. Результаты дают некоторую информацию о вероятности литопанспермии. Помимо параметров космического пространства, время в пространстве кажется одним из ограничивающих параметров.
  • ПУР : В этом эксперименте измерялась биологически эффективная доза ультрафиолета в условиях космического излучения на бактериофаге Т7 и урациле . Выбранные длины волн УФ-излучения не только вызывают фото-повреждения, но также вызывают реверсию некоторых фото-повреждений с эффективностью, зависящей от длины волны.
  • IMBP : После более чем 1 года пребывания в открытом космосе споры микроорганизмов и грибов, а также два вида семян растений ( Arabidopsis thaliana и Tomato ) были проанализированы на жизнеспособность и набор биологических свойств. Эксперимент предоставил доказательства того, что не только споры бактерий и грибов, но и семена ( спящие формы растений ) обладают способностью выживать при длительном пребывании в открытом космосе.

EXPOSE-R2

Третья миссия под названием EXPOSE-R2 была запущена 24 июля 2014 года на борту российского корабля « Прогресс М-24М» , на борту которого находилось 46 видов бактерий, грибов и членистоногих в 758 различных образцах, которые подвергались воздействию различных условий, с разными фильтрами и в течение различные периоды времени. Он был прикреплен 18 августа 2014 г. к внешней стороне МКС на российском модуле « Звезда» , экспозиция завершилась 3 февраля 2016 г. и хранилась внутри МКС до возвращения на Землю 18 июня 2016 г. Два основных эксперимента (БИОМЕКС и BOSS) протестировали пустынный штамм цианобактерий под названием Chroococcidiopsis и Deinococcus geothermalis , а также бактерии, дрожжи (включая культуру чайного гриба ), архей, водоросли, грибы, лишайники и мхи, в то время как эксперимент Biochip будет проверять сродство рецепторов к биомолекулам . Организмы и органические соединения подвергались частичному и полному воздействию космического пространства в течение 12-18 месяцев и были возвращены на Землю в начале 2016 года для анализа.

  • Биологии и Марс Эксперимент ( Biomex ). Его цель состоит в том, чтобы измерить, насколько биомолекулы, такие как биологические пигменты , клеточные компоненты и биопленки, устойчивы и способны сохранять свою стабильность в космических и марсианских условиях. Результаты BIOMEX будут актуальны для определения биосигнатуры, доказанной космическими исследованиями, и для создания базы данных биосигнатур .
Второстепенная научная цель BIOMEX - проанализировать, в какой степени отдельные наземные экстремофилы способны выживать в космосе, и определить, какие взаимодействия между биологическими образцами и выбранными минералами (включая земные, лунные и марсианские аналоги) можно наблюдать в космосе и на Марсе. подобные условия. БИОМЕКС содержит множество камер, заполненных биомолекулами и организмами, включая бактерии, археи, водоросли, грибы, лишайники и мхи. Образцы будут находиться за пределами космической станции до полутора лет, а мониторинг организмов будет осуществляться с помощью датчиков температуры и дозиметров, которые контролируют радиационное воздействие. Ученые будут постоянно контролировать выживаемость организмов и стабильность важных клеточных компонентов, таких как липиды мембран, пигменты, белки и ДНК. Таким образом, эти исследования могут повысить шансы обнаружения органических следов жизни на Марсе. По завершении эксперимента образцы БИОМЕКС будут возвращены на Землю для изучения. BIOMEX возглавляет Жан-Пьер де Вера из Немецкого аэрокосмического центра (DLR) вместе с командой из 27 институтов в 12 странах.
  • Второй крупный эксперимент называется Biofilm Organisms Surfing Space ( BOSS ). Гипотеза, подлежащая проверке, заключается в том, что «микроорганизмы, выросшие в виде биопленок, а следовательно, встроенные во внеклеточные полимерные вещества собственного производства, более устойчивы к космосу и марсианским условиям по сравнению с их планктонными аналогами». Два из подвергшихся воздействию организмов - это Deinococcus geothermalis и Chroococcidiopsis .
  • Биочипа эксперимент будет изучать сопротивление различных моделей биочипа пространственных ограничений, особенно космической радиации и экстремальных изменений температуры. Их принцип обнаружения основан на распознавании целевой молекулы аффинными рецепторами ( антителами и аптаперами ), закрепленными на твердой поверхности. Есть надежда, что в конечном итоге он будет задействован в планетарных миссиях, чтобы помочь в поиске биомолекул прошлой или настоящей внеземной жизни.
  • БИОЛОГИЧЕСКОГО эксперимент был предоставлен Россией.

Результаты EXPOSE-R2

  • Легкие защитные каротиноид пигменты (присутствует в фотосинтетических организмов , таких как растения, водоросли, цианобактерии , а в некоторых бактерий и архей) были классифицированы как высокий приоритет для целей биосигнатура моделей на Марс из - за их стабильности и простоты идентификации с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния . В этом эксперименте светозащитные каротиноиды у двух организмов ( цианобактерии Nostoc sp. И зеленой водоросли cf. Sphaerocystis sp .) Все еще обнаруживались на относительно высоком уровне после воздействия в течение 15 месяцев.
  • Высушенные биопленки трех пустынных штаммов Chroococcidiopsis показали в целом более высокую жизнеспособность и меньшее количество повреждений ДНК по сравнению с многослойными пленками планктонного аналога и соответствовали наземным экспериментам по моделированию Марса. Были протестированы штаммы CCMEE 029 из пустыни Негев, где они обитают под поверхностью скал (эндолитов), и штаммы CCMEE 057 и CCMEE 064 из Синайской пустыни, где они оба являются эндолитами и гиполитами (в скалах или на земле, укрытой под камнями. ).
  • Ожидается, что другие результаты будут опубликованы в журнале « Frontiers in Microbiology» под названием «Обитаемость за пределами Земли», а также в специальном сборнике журнала Astrobiology .
  • В марте 2019 года ученые сообщили, что формы жизни с Земли прожили 18 месяцев, живя в космосе за пределами Международной космической станции (МКС), в рамках исследований BIOMEX, связанных с миссией EXPOSE-R2, предполагая, что жизнь может выжить, теоретически, на планете Марс .

Смотрите также

Ссылки

внешние ссылки