Importance of selected chemical compounds in lichen resistance to simulated Martian conditions

Porosty to organizmy symbiotyczne, które wykazują zdolność adaptacji do skrajnie niekorzystnych warunków środowiskowych. Ich ekstremofilność przejawia się wysoką tolerancją m.in na suszę, zanieczyszczenia metalami ciężkimi, promieniowanie UV oraz promieniowanie fotosyntetycznie czynne (PAR). To właśnie te unikatowe cechy sprawiły, że porosty stały się obiektem badań dotyczących ich potencjalnej zdolności przetrwania w warunkach pozaziemskich. Celem niniejszej pracy była analiza biochemicznych adaptacji dwóch gatunków porostów: Diploschistes muscorum i Cetraria aculeata pozostających w stanie metabolicznie aktywnym, po ekspozycji na warunki symulujące środowisko marsjańskie. Badano wpływ obniżonego ciśnienia, atmosfery bogatej w CO2, promieniowania jonizującego (X) oraz pełnego spektrum promieniowania słonecznego. Analizie poddano zawartość alkoholi cukrowych, metabolitów wtórnych i ergosterolu, które pełnią funkcje ochronne i adaptacyjne w porostach.Badania wykazały, że D. muscorum cechuje się większą odpornością na ekstremalne warunki środowiskowe niż C. aculeata. Objawia się to wzrostem poziomu ergosterolu oraz podwyższoną syntezą alkoholi cukrowych i metabolitów wtórnych. W przypadku C. aculeata zaobserwowano ograniczoną odpowiedź biochemiczną i słabsze zdolności adaptacyjne do stresowych czynników środowiskowych. Podczas eksperymentu zauważono również, że promieniowanie jonizujące silniej indukuje odpowiedź obronną porostów, niż pełne spektrum promieniowania słonecznego.Praca wskazuje na potencjał wykorzystania wybranych gatunków porostów, zwłaszcza D. muscorum, w badaniach astrobiologicznych oraz ich możliwy udział jako organizmów modelowych w ocenie adaptacji życia do warunków pozaziemskich.

Lichens are symbiotic organisms that show the ability to adapt to extremely harsh environmental conditions. Their extremophilicity is manifested in their high tolerance to drought, heavy metal pollution, UV radiation and photosynthetically active radiation (PAR), among others. It is these unique traits that have made lichens the subject of research into their potential ability to survive in extraterrestrial conditions. The aim of this study was to analyse the biochemical adaptations of two lichen species: Diploschistes muscorum and Cetraria aculeata, remaining in a metabolically active state after exposure to conditions simulating the Martian environment. The influence of reduced pressure, CO2-rich atmosphere, ionizing (X) radiation and the full spectrum of solar radiation was studied. Sugar alcohols, secondary metabolites and ergosterol, which have protective and adaptive functions, were analyzed.The study showed that D. muscorum shows more resistant to extreme environmental conditions than C. aculeata. This is manifested by an increase in ergosterol levels and increased synthesis of sugar alcohols and secondary metabolites. In the case of C. aculeata, a limited biochemical response and lower adaptability to environmental stressors were observed. It was also noticed during the experiment that ionizing radiation induces the defense response of lichens more strongly than the full spectrum of solar radiation.The work indicates the potential for the use of selected lichen species, especially D. muscorum, in astrobiological studies and their possible contribution as model organisms in assessing the adaptation of life to extraterrestrial conditions.