Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/2067/2572
Title: Resistance and survival of endolithic microorganisms in outer space and Mars conditions simulated in space
Other Titles: Resistenza e sopravvivenza di microrganismi endolitici esposti a condizioni spaziali reali e marziane simulate nello spazio
Authors: Scalzi, Giuliano
Keywords: Astrobiology;Lithopanspermia;Radiation;Resistance;Survival;Vacuum;Astrobiologia;Litopanspermia;Resistenza;Sopravvivenza;Vuoto;BIO/02
Issue Date: 20-Mar-2012
Publisher: Università degli studi della Tuscia - Viterbo
Series/Report no.: Tesi di dottorato di ricerca 24. ciclo
Abstract: 
Cryptoendolithic microbial communities and epilithic lichens have been considered as appropriate
candidates for the scenario of Lithopanspermia, which proposes a natural interplanetary exchange
of organisms by means of rocks that have been impact ejected from their planet of origin. So far, the
hardiness of these terrestrial organisms in the severe and hostile conditions of space has not been
tested over extended periods of time. A first long-term (1.5 years) exposure experiment in space
was performed with a variety of rock-colonizing eukaryotic organism at the International Space
Station on board of the European EXPOSE-E facility. Organisms were selected that were especially
adapted to cope with the environmental extremes of their natural habitat. It was found that some –
but not all - of those most robust microbial communities from extremely hostile regions on Earth
are also partially resistant against the even more hostile environment of outer space, including high
vacuum, temperature fluctuation, the full spectrum of extraterrestrial solar electromagnetic radiation
and cosmic ionizing radiation. Colonized Antarctic rocks, retrieved from EXPOSE-E after LIFE
experiment, after being plated in MaltAgar medium, showed a development of a green alga and a
pink-coloured fungus; they were isolated from a sample exposed to simulated Mars conditions
beneath a 0.1% Suprasil neutral density filter and from a sample exposed to space vacuum without
solar radiation exposure, respectively. The two organisms able to grow were identified at genus
level by Small SubUnit (SSU) and Internal Transcribed Spacer (ITS) rDNA sequencing as
Stichococcus sp. (green alga) and Acarospora sp. (lichenized fungal genus) respectively. Moreover,
this study has been focused, with a methodological approach, on the new procedures to minimize
the biological cross-contamination resulting from the exploration of the solar system. A model
microbial community (MMC) of known composition, representative of a typical low-biomass
surface sample, was used to examine the effects of variables in sampling matrices, target cell
density/molecule concentration, and cryogenic storage on the overall efficacy of the sampling
regimen. The MMC used in this study comprised 11 distinct species of bacterial, archaeal, and
fungal lineages associated with either spacecraft or clean-room surfaces. The results of this study
empower current knowledge of the limits of life on Earth and beyond and hints future molecularanalysis-
based microbial sampling and processing methodologies.

Comunità microbiche criptoendolitiche e licheni epilitici sono stati considerati come candidati
adeguati per lo scenario di Lithopanspermia, che propone uno scambio naturale interplanetario di
organismi per mezzo di rocce che sono state espulse dal loro pianeta di origine. Finora, la
robustezza di questi organismi terrestri nelle condizioni estremamente ostili dello spazio non è stato
testato per periodi di tempo prolungati. Un primo esperimento a lungo termine (1,5 anni) di
esposizione nello spazio è stato effettuato con una varietà di organismi eucariotici colonizzatori
delle rocce sulla Stazione Spaziale Internazionale a bordo dell’EXPOSE-E facility. I
microrganismi che sono stati selezionati, sono particolarmente adattati per far fronte alle condizioni
ambientali estreme del loro habitat naturale. È stato riscontrato che alcuni - ma non tutti – quegli
organismi delle comunità microbiche provenienti dalle regioni più estreme della Terra, siano
parzialmente resistenti all'ambiente ancor più ostile dello spazio esterno e dei suoi parametri, inclusi
vuoto, sbalzi di temperatura, l'intero spettro di radiazione solare e radiazioni ionizzanti. Rocce
antartiche colonizzate, recuperate da EXPOSE-E dopo l'esperimento LIFE, dopo essere state
piastrate sul terreno di cultura MaltAgar, hanno mostrato lo sviluppo di un’ alga verde e un fungo di
colore rosa. Sono stati isolati rispettivamente da un campione esposto a condizioni simulate di
Marte sotto un filtro a densità neutrale di Suprasil allo 0,1% e da un campione esposto a vuoto
spaziale senza esposizione alle radiazioni solari. I due organismi in grado di crescere sono stati
identificati a livello di genere mediante sequenziamento dei geni della rRNA Small SubUnit (SSU)
e dell’Internal Transcribed Spacer (ITS). I due organismi sono stati identificati come Stichococcus
sp. (Alga verde) e Acarospora sp. (genere di fungo lichenizzato). Inoltre, questo studio è stato
focalizzato, con un approccio metodologico, sulle nuove procedure per ridurre al minimo la
contaminazione incrociata di tipo biologico derivante dalla esplorazione del sistema solare. Una
comunità microbica modello (MMC) a composizione nota, rappresentante di una tipica superficie a
basso contenuto di biomassa, è stata utilizzata per esaminare gli effetti delle variabili in matrici di
campionamento, nello stoccaggio criogenico e sull'efficacia complessiva del regime di
campionamento rispetto alle analisi molecolari a valle. La MMC utilizzata in questo studio
comprende 11 specie distinte di linee batteriche, archaea, e fungine associate sia con veicoli spaziali
che con le superfici di camere sterili. I risultati di questo studio aumentano le conoscenze attuali dei
limiti della vita sulla Terra e inoltre e suggeriscono future analisi molecolari basate su
campionamento e processamento di campioni biologici provenienti dalle camere sterili dove gli
Spacecraft vengono assemblati.
Description: 
Dottorato di ricerca in Evoluzione biologica e biochimica
URI: http://hdl.handle.net/2067/2572
Appears in Collections:Archivio delle tesi di dottorato di ricerca

Files in This Item:
File Description SizeFormat
gscalzi_tesid.pdf1.37 MBAdobe PDFView/Open
Show full item record

Page view(s)

3
Last Week
0
Last month
2
checked on Jan 17, 2021

Download(s)

10
checked on Jan 17, 2021

Google ScholarTM

Check


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.