Сотрудники Центра по изучению жизни в экстремальных средах при Портлендском госуниверситете (США) и их коллеги окутали вирусы четырёх типов диоксидом кремния, который встречается в горячих источниках определённой разновидности. Три из четырёх приняли покрытие и впали в спячку, которая продолжалась до тех пор, пока SiO2 не удалили.
Патера Нила — марсианская кальдера, где были найдены гидротермальные минералы (изображение NASA / JPL-Caltech / MSSS / JHU-APL / Brown Univ.).
Исследователи, профинансированные НАСА, держали в уме, конечно же, поиск микроорганизмов на других планетах.
Пока ни вирусов, ни каких-то других форм жизни нигде за пределами Земли не найдено. Однако на Марсе прямо сейчас идёт активный поиск мест, где в прошлом могли существовать условия, пригодные для жизни, и можно смело утверждать, что на поверхности Красной планеты некогда была вода. Снимки с орбиты наводят на мысль о вымоинах и береговых линиях. Марсоходы и орбитальные аппараты обнаружили широкое распространение сульфатов, образовавшихся, скорее всего, в присутствии воды. Добавим знаменитое открытие, сделанное не так давно Curiosity, — древнее речное русло с галькой. Не исключается существование океана.
Доказывать присутствие в воде микроорганизмов надо отдельно. Проблема в том, что мы не умеем искать вирусы даже в земной палеонтологической летописи, подчёркивает научный руководитель исследования Кеннет Стедман (ведущим автором был его студент Джеймс Лейдлер).
Марсианский галечник (слева), сфотографированный Curiosity, и земной. Учёные НАСА не видят принципиальной разницы. (Изображение NASA / JPL-Caltech / MSSS / PSI.)
Лаборатория г-на Стедмана занимается поиском вирусных биомаркеров. Как известно, вирусы размножаются не сами, а с помощью клеток, и первое, что предстоит сделать, — это научиться различать биомаркеры тех и других.
Вирусы могут сохраниться в палеонтологической летописи, будучи покрыты диоксидом кремния. Поэтому надо выяснить, как работает этот механизм. Группа г-на Стедмана уже показала, что вирусы могут покрыться этим веществом в условиях, напоминающих горячие источники. На этот раз учёные выяснили, что происходит с вирусами, принимающими это одеяние.
Великолепную четвёрку составили вирус из противооспенной вакцины, бактериофаг PRD1 (встречается в сальмонелле), бактериофаг T4 (хорошо изученная разновидность, заражающая кишечную палочку) и простейший вирус SSV-K, живущий в горячих источниках.
Что такое горячий источник? Это очень влажная и зачастую кислая среда, главную роль в которой играет, конечно же, вода, кипящая или близкая к кипению. И в этих условиях все, кроме PRD1, приобрели покрытие из диоксида кремния. «А этот взял и сбросил его с себя, и никто не знает, почему», — жалуется г-н Стедман.
Стекловидный барьер снижает способность к инфицированию. Бактериофаг T4 быстро стал неактивным, вирус горячих источников замедлился несильно, а вирус оспы оказался «невероятно» восприимчивым. «Назвать это страшным сюрпризом нельзя, — говорит г-н Стедман. — Поверхность вакцинии напоминает бактериальную наличием мембраны. Взгляните на то, как минерализуются бактерии в горячих источниках, и вам станет ясно, почему вакциния так хорошо отреагировала на покрытие».
Тёмные шарики — капсиды бактериофага T4, сохраняющие свою характерную форму, несмотря на покрытие из диоксида кремния. Просматриваются также длинные прямые «хвосты» вирусов. (Изображение авторов работы.)
Как только с покрытием всё стало более или менее ясно, исследователи обратились к следующему вопросу. Если вирусу, покрытому стеклообразным материалом, каким-то образом удаётся выбраться из горячего источника (например, благодаря гейзеру), способен ли он сбросить одёжку и возродиться из мёртвых? Ответ утвердительный. Особенно порадовал учёных бактериофаг T4, к которому активность вернулась на 90%.
Самое главное, диоксид кремния защищает вирусы от высыхания. С помощью гейзера, фумаролы или извержения вулкана вирусы могут попасть из горячего источника в более сухую среду и дождаться благоприятного момента. Пробы вирусов из различных горячих источников дали удивительно схожие результаты: вирусы перебираются из одного источника в другой до странного быстро с геологической точки зрения.
Возможно, что и от морозов, а также других экстремальных условий диоксид кремния тоже защищает, но в Портленде вирусы проверяли только на сушку.
В условиях, напоминавших верхние слои земной атмосферы и поверхность Марса, вирусы возрождались, если успевали вернуться в привычную среду не позже чем через месяц. Если же нет, пиши пропало, и учёные снова не знают причины. «На вопрос, может ли живой организм совершить путешествие с одной планеты на другую верхом на метеорите, наши эксперименты дали отрицательный ответ, — подчёркивает г-н Стедман. — Происходит потеря активности».
У этого исследования есть ещё одна полезная сторона: в перспективе оно поможет защитить вакцину от разнообразных форс-мажоров. Представьте себе, что отключили электричество, и вакцина, хранившаяся в холодильнике, испортилась. На самом деле приходится выбрасывать от 10 до 40% вакцин, и Фонд Билла и Мелинды Гейтс выделил немалые деньги на разработку и производство переносных холодильников. Если покрытие из диоксида кремния стабилизирует вирусы в вакцине, её намного легче будет перевозить и хранить, особенно в развивающихся странах. Г-н Стедман оговаривается, что до этого ещё очень далеко, хотя заявку на патент он уже подал...
Результаты исследования опубликованы на сайте издания Journal of Virology и вскоре появятся в его бумажной версии.
Подготовлено по материалам Astrobiology Magazine.
