Учёные России и Международной ассоциации по проблемам химической эволюции жизни проводят исследование жизни на Венере. Профессора ЮГУ, доктора биологических наук Олега Коцюрбенко пригласили подключиться к проекту и возглавить микробиологическую рабочую группу учёных из разных стран.
Исследователи пришли к выводу, что микроорганизмы могут находиться в облачном слое Венеры в особой эконише - водно-пенной структуре. Существовать и развиваться микроорганизмам помогает температура, которая пригодна для некоторых микроорганизмов земного типа. Возможность существования таких водно-пенных структур удалось доказать в лаборатории.
Только представьте, миллионы лет назад Венера могла быть обитаемой. Затем планета стала нагреваться и при достижении критической температуры (+100 °С) на поверхности Венеры весь объем воды испарился, образовав облака толщиной в 20-25 км. Вместе с водными массами в облака могли переместиться также экстремофильные микроорганизмы, которые способны выживать при температуре выше +100 °С. Сегодня условия на поверхности второй планеты от Солнца, где температура достигает +470 °С, а давление - 90 атмосфер, непригодны для земных форм жизни.
В исследовании, помимо профессора ЮГУ, также приняли участие учёные Федерального исследовательского центра «Фундаментальные основа биотехнологии» РАН, Московского политехнического университета, Уральского федерального университета и Net work of Researchers on the Chemical Evolution of Life (Международная ассоциация ученых по проблемам химической эволюции жизни).
На данный момент Олег Коцюрбенко находится в Германии, но нам удалось связаться с ним и задать несколько вопросов по исследованию жизни на Венере.
- Олег Ролландович, какова ваша роль в данном исследовании?
- В 2019 году коллеги из МГУ и ИКИ (Института Космических Исследований) РАН пригласили меня участвовать в воркшопе, посвящённому космической программе «Венера-Д» - совместной программе Роскосмоса и NASA. Начальные цели этой программы были связаны с комплексным исследованием Венеры (геология и сейсмология, химический состав пород поверхности, динамика и состав атмосферы и т.д.).
Одной из задач было попытаться определить природу соединения - некоего неизвестного поглотителя в ультрафиолетовом диапазоне, который находится в облачном слое Венеры. Однако в начале 2019 года вышла статья Санжая Лимае (США), в которой автор довольно подробно обосновал гипотезу о том, что таким поглотителем могут быть микроорганизмы, поскольку спектр поглощения неизвестного компонента в облаках Венеры неплохо коррелирует со спектрами различных биомолекул, в основном белков.
Нужно сказать, что гипотеза о существовании жизни в облаках Венеры была выдвинута ещё в 1960-х годах Карлом Саганом (США). Но именно после статьи Лимае в научном сообществе начался настоящий бум в отношении возможной жизни в облаках. Соответственно, появилась идея включить в программу исследования Венеры эксперименты, имеющие цель попытаться получить свидетельства о наличии в венерианских облаках каких-либо биомаркеров – молекул, структур или может быть самих микробных клеток, т. е. доказательств существования жизни.
Воркшоп 2019 года был важным событием для ученых-астробиологов, на котором были обозначены основные научные приоритеты в отношении готовящейся программы Венера-Д.
Главными направления астробиологических исследований стали:
- научное обоснование возможности существования жизни в экстремальных условиях венерианских облаков (очень низкие рН и низкая активность воды – предельные для земных организмов);
- разработка модельных экспериментов для изучения выживания земных микроорганизмов в таких суровых условиях;
- поиск специфических биомаркеров, которые будет нужно искать в облаках;
- разработка методов и приборов для детектирования этих биомаркеров в облаках.
Мне предложили стать руководителем микробиологической рабочей группы, в которую изначально вошли ученые из России, США, Австрии, Польши и Японии. Мы опубликовали совместную статью в международном журнале Astrobiology (и я отдельно в журнале «Земля и Вселенная» на русском языке), где описали состояние дел в отношении астробиологии Венеры на настоящий момент. Несколько позже совместно с коллегами была опубликована еще одна статья в разделе «Гипотезы» в международном журнале «Life» о гипотетической структуре микробной экосистемы в облаках Венеры.
В декабре 2021 состоялся второй воркшоп по поиску жизни в облаках Венеры, на котором было много различных дискуссий в отношении возможности существования микробной жизни в облаках Венеры. К проблеме подключилось большое количество новых ученых. Достаточно много статей теоретического направления было опубликовано именно за последние два года и, я уверен, что еще будет опубликовано.
Одновременно с теоретическими работами разрабатывается концепция методологии по детекции биомаркеров. Статей по этому направлению пока нет, но мы находимся в постоянном контакте с сотрудниками ИКИ, отвечающими за приборное оснащение программы «Венера-Д» и надеемся предложить им концепцию прибора-детектора.
В планах организовать совместные с коллегами-микробиологами лабораторные исследования экстремофильных микроорганизмов, способных к росту при очень непростых для подавляющего количества земных организмов, условиях, близких к тем, которые предполагаются в отношении облачного слоя Венеры.
- Какова суть этого исследования?
- Если кратко, то - постараться ответить на вопрос «Есть ли жизнь на Венере?». И, чтобы приблизиться к ответу на этот вопрос, выработать научные основы возможности существования живых организмов в экстремальных условиях облачного слоя Венеры и наметить пути поиска жизни в будущих космических программах, и прежде всего в программе «Венера-Д», которую предполагается начать (запустив космический аппарат к Венере) в период с 2028-2030 года. В аппаратурное обеспечение программы должны включить посадочный аппарат и аэростат, способный летать в облачном слое Венеры долгое время и изучать его состав.
- Зачем изучать возможность существование жизни на Венере?
- Изучение жизни на Венере или на других космических телах вне Земли имеет, прежде всего, огромное значение с точки зрения мировоззрения и философии. Вопросы - одни ли мы во Вселенной (а даже микробная жизнь – это все равно инопланетная жизнь) занимали умы человечества на протяжении всего его существования. Более того, если мы сможем найти и изучить внеземную жизнь, то сможем лучше понять и себя самих, свои возможности, свои особенности как биологической формы жизни и своё место в мире, если говорить о философии.
Если окажется, что внеземные организмы имеют иную биологическую основу, то нам придется существенно пересмотреть базовые основы так называемого «антропного принципа», который говорит о том, что если жизнь и существует, то она должна быть такой как на Земле.
Понимание новых биологических основ, возможно, новых механизмов выживания будет очень важно, как с фундаментальной, так и с практической биотехнологической точки зрения. Хотя такие направления пока только чисто теоретические и могут быть важны только в долгосрочной перспективе. В краткосрочной перспективе практическая составляющая таких исследований - это разработка методик и приборов для детекции живых организмов в различных условиях.
Такие астробиологические разработки могут быть полезны также и для земных условий. Например, у нас есть уже опубликованная статья, рассказывающая о методе детекции живых микробных клеток в холодных экосистемах по их способности к образованию наночастиц. Чип на основе такой методологии предполагалось использовать для астробиологии – для поиска микроорганизмов на холодных космических телах, где могут быть участки с жидкой водой. Однако его же можно использовать для детекции земных микроорганизмов в различных экосистемах и для различных задач экологического направления.
- Какое будущее у исследования? Как Вы видите свое дальнейшее участие в проекте?
- После второго воркшопа в изучение включилось много новых исследователей, а о разработке космических программ параллельно Венере-Д объявили ещё несколько стран: США (самостоятельная программа), Япония, Евросоюз и ещё несколько государств.
В настоящее время учёные находятся в стадии переговоров друг с другом для того, чтобы определить, в каких аспектах можно наладить кооперацию между всеми планируемыми программами исследования Венеры. Предполагаются координационные воркшопы, совместные конференции и дальнейшие контакты между учёными.
В отношении российской программы Венера-Д, научную и техническую часть которой курирует ИКИ, имеется поддержка Роскосмоса, и все надеются на её дальнейшее финансирование, хотя такое финансирование будет связано, прежде всего, с технической частью и разработками. Научное сообщество, вовлеченное в эту программу, пока находится в стадии поиска средств на организацию проектов. Многое делается также на энтузиазме.
В частности, я веду поиски партнёров для проведения необходимых экспериментов и экспедиций, а также возможности их финансирования. Следующий международный воркшоп запланирован на конец года. Надеюсь, что к нему удастся прийти с новыми публикациями и найти пути для взаимовыгодной кооперации и финансирования исследований, что пока не очень просто.
