Исследование влияния условий открытого космоса на микробные сообщества земных почв имеют важное значение для поиска жизни на других планетах и спутниках, таких как Марс, спутники Юпитера и другие инопланетные тела. Понимание того, как микроорганизмы выживают и адаптируются в космических условиях, может помочь в разработке стратегий для поиска внеземной жизни, возможности распространения земных организмов во вселенной, уточнения мер планетарного карантина. Интерес к микробиологическому изучению мерзлых почв и осадочных пород обусловлен тем, что они формируются в условиях минимального антропогенного воздействия, а значит, в них могут быть сохранены ненарушенные микробные сообщества, содержащие природные механизмы адаптации к экстремальным условиям окружающей среды. Объектом исследования послужило микробное сообщество, приуроченное к вечномерзлым отложениям, отобранным из скважины с глубины 240-260 метров в дельте реки МакКензи (Канада). Образцы породы были асептично высушены на воздухе, упакованы в полимерные пакеты с диаметром пор менее 0,22 мкм. Эксперимент предусматривал три типа образов: экспонированный на внешней обшивке МКС и контрольные (лабораторный и замороженный, хранившиеся при нормальных условиях и при температуре -20°C соответственно). Численность культивируемых аэробных гетеротрофных бактерий до полета составляла около 5×10^6 КОЕ/г. В ходе миссии Биориск 2021 порода экспонировалась на внешней обшивке МКС в течение двух лет под воздействием совокупности факторов низкой околоземной орбиты исключая УФ-излучение (за счет экранирования). Достоверных различий в общей численности прокариотных клеток in situ между экспонированным и контрольными образцами породы не было выявлено – определена общая численность прокариотных клеток на уровне 10^8 клеток/г. Статистически достоверных различий в численности культивируемых бактерий на разных средах и при разных температурах инкубации так же не было выявлено. В экспонированных образцах обнаружены жизнеспособные аэробные гетеротрофные бактерии на уровне 10^5 – 10^6 КОЕ/г (сопоставимо с предполетными значениями). Наблюдалась тенденция снижения численности психотолерантных бактерий относительно мезофильных во всех вариантах эксперимента в 1.1 - 1.5 раза. Существенных различий в доле культивируемых бактерий не выявлено: в контрольных образцах коэффициент К = Ntotal/NКОЕ составлял 125 и 127 (для замороженного и лабораторного контрольных образцов соответствено), в то время как в экспонированном К = 174. Мультисубстратное тестирование выявило снижение числа потребляемых субстратов в экспонированных образцах относительно контрольных, что указывает на снижение функционального разнообразия сообщества. Также выявлено снижение активности сообществ – интенсивность потребления субстратов экспонированным микробным сообществом снижается в 1.2 раза. Индекс Шеннона экспонированного микробиома в 1.3 раза ниже по сравнению с контрольными, что говорит об уменьшении функционального разнообразия. Индекс Пиелу указывает на снижение равномерности распределения в экспонированном образце по сравнению с контрольными: в экспонированном образце обнаружены субстраты с преимущественным потреблением, а, следовательно, и доминирующие функциональные группы. Принципиально спектры потребления субстратов не меняются, но наблюдается изменение в потреблении 3 классов субстратов у экспонированных образцов: снижение интенсивности потребления аминокислот и активация потребления аминов, амидов и олигосахаров. Полученные данные указывают на слабое угнетение культивируемого бактериального комплекса древней мерзлой осадочной породы Канадской Арктики в условиях околоземной орбиты при экспонировании в течении 2 лет на внешней обшивке МКС, что подчеркивает важность дальнейших исследований для оценки влияния космических условий на микробные сообщества.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 25-74-00003, https://rscf.ru/project/25-74-00003/