Pytanie o możliwość istnienia życia na Marsie – w przeszłości, obecnie lub w dalekiej przyszłości – od lat fascynuje naukowców. Czerwona Planeta to jednak środowisko skrajnie nieprzyjazne dla znanych form życia. Organizmy musiałyby tam mierzyć się z szeregiem ekstremalnych czynników, takich jak silne fale uderzeniowe powstające podczas uderzeń meteorytów oraz obecność nadchloranów w glebie. Te silnie utleniające sole chemiczne zaburzają wiązania wodorowe i oddziaływania hydrofobowe, które są kluczowe dla stabilności struktur biologicznych.
Aby lepiej zrozumieć, jak komórki reagują na tego typu stres, zespół badawczy kierowany przez Purushartha I. Rajyaguru sięgnął po dobrze znany organizm modelowy – drożdże Saccharomyces cerevisiae. Gatunek ten od dekad jest wykorzystywany w biologii molekularnej i komórkowej, a wcześniej brał już udział w eksperymentach związanych z badaniami kosmicznymi. Dzięki temu stanowi wygodny punkt odniesienia do analiz podstawowych mechanizmów przetrwania komórek w ekstremalnych warunkach.
Jedną z uniwersalnych odpowiedzi komórek na stres, obserwowaną zarówno u drożdży, jak i u ludzi, jest tworzenie kondensatów rybonukleoproteinowych. Są to dynamiczne struktury zbudowane z RNA i białek, które powstają w cytoplazmie w odpowiedzi na niekorzystne warunki środowiskowe. Ich zadaniem jest ochrona cząsteczek RNA oraz regulacja losów RNA informacyjnego – jego magazynowania, degradacji lub translacji. Gdy stres ustępuje, kondensaty te, w tym tzw. granulki stresowe oraz ciała P, ulegają rozpadowi, a komórka wraca do normalnego funkcjonowania.
Aby zasymulować warunki panujące na Marsie, naukowcy przeprowadzili teraz eksperymenty w laboratorium. Wykorzystali w tym celu Wysokoenergetyczną Tubę Uderzeniową do Astrochemii w Indyjskim Laboratorium Badań Fizycznych w Ahmedabadzie. Drożdże poddano działaniu sztucznie wytwarzanych fal uderzeniowych o prędkości sięgającej 5,6 Ma. Choć wzrost komórek uległ spowolnieniu, znaczna ich część przetrwała. Podobne wyniki uzyskano po ekspozycji drożdży na 100 mM nadchloranu sodu – stężenie zbliżone do tego, jakie obecne jest w marsjańskiej glebie.
Co istotne, komórki przeżyły także wtedy, gdy oba czynniki stresowe zastosowano jednocześnie. W każdej z tych sytuacji drożdże aktywnie tworzyły kondensaty rybonukleoproteinowe, co wskazuje na ich kluczową rolę w mechanizmach obronnych.
Szczegółowe analizy wykazały jednak, że różne stresory wywoływały odmienne reakcje. Fale uderzeniowe prowadziły do powstawania zarówno granulek stresowych, jak i ciał P, natomiast nadchloran indukował wyłącznie tworzenie ciał P. Drożdże pozbawione zdolności do tworzenia tych struktur radziły sobie znacznie gorzej i wykazywały obniżoną przeżywalność w warunkach symulujących środowisko Marsa.
Dodatkowo analiza transkryptomu pozwoliła zidentyfikować konkretne cząsteczki RNA, których ekspresja ulegała zaburzeniu pod wpływem marsjańskich czynników stresowych. Wyniki badań pokazują, że proste organizmy, takie jak drożdże, mogą dostarczyć cennych informacji o fundamentalnych granicach życia i pomóc zrozumieć, czy i w jakiej formie życie mogłoby przetrwać na Marsie.