Поверхности Земли достигает только часть ультрафиолетовой радиации, так как содержащиеся в атмосфере водяные пары, пыль, а также озон играют экранирующую роль. В воздух микроорганизмы попадают с поверхности Земли, но воздушная микрофлора все время подвергается отбору под влиянием ультрафиолетовых лучей. Наиболее устойчивыми к ним оказываются микроорганизмы, клетки которых содержат пигменты, и поэтому при анализе воздушной микрофлоры вырастает так много колоний бактерии и грибов, окрашенных в желтый, оранжевый, красный, зеленый, коричневый, фиолетовый или черный цвета.
Большинство пигментов относится к каротиноидам, реже к меланинам, обладающим способностью защищать клетки от губительного действия ультрафиолетовых лучей. Полученные у этих культур бесцветные (апиг-ментные) мутанты оказываются значительно менее устойчивыми к ультрафиолетовой радиации, чем исходные формы. Эти пигменты не выделяются из клетки в окружающую среду. Пигментные бактерии, образующие пигменты (главным образом феназиновые), выделяемые клеткой в жидкую питательную среду, неустойчивы к действию ультрафиолетовых лучей. Экранирующая, защитная роль пигментов подтверждается тем, что в высокогорных и пустынных почвах широко распространены грибы, образующие темные пигменты, а на высоте 4000—5000 м они являются единственными обитателями почвы. Пигмент защищает клетки от повышенной радиации, поглощая кванты света. Помимо пигментов протопласт клеток микроорганизмов и их клеточные стенки содержат вещества, также обладающие защитным действием. Так, 2%-ный водный раствор полисахарида, синтезируемого Bacillus mucilaginosum, полностью защищает клетки от губительного действия лучей.
Действие ультрафиолетовых лучей лучше переносят микроорганизмы, находящиеся в стадии покоя, медленно размножающиеся, кислотоупорные, образующие споры или конидии, содержащие рибонуклеат магния, воска, липиды, а также микроорганизмы в высушенном состоянии. Чувствительность к ультрафиолетовым лучам варьирует у различных, но близких видов. Так, Paramecium bur saria в два раза устойчивее, чем P. caudatum. В пределах одного рода дрожжей Rhodotorula самые устойчивые и самые чувствительные виды отличаются друг от друга в 300 раз. Резистентность может быть экологическим фактором, так как горные штаммы красных дрожжей были устойчивее, чем виды, обитающие в долинах. Устойчивость к ультрафиолетовым лучам можно повысить путем многократных повторных облучений; таким путем через 2 года была получена у Rhodotorula значительно более устойчивая форма, чем исходная. В течение ряда лет на Bodo marina действовали лучами с длиной волны, равной 253,4 нм. В результате адаптированная форма переносила 38,5 *103 эрг/мм2, а контрольная только 2,75-103 эрг/мм2.
Фотореактивация заключается в том, что после действия ультрафиолетовых лучей объекты, подвергнутые влиянию дневного света, восстанавливают в той или иной степени свою жизнеспособность. Ферментные системы, участвующие в фотореактивации, могут осуществлять свое действие даже после облучения живых объектов лучами, не достигающими поверхности Земли. Предварительное действие космической радиации на высшие растения не лишает их способности к фотореактивации после облучения ультрафиолетовыми лучами. Фотореактивация осуществляется видимым светом (4200— 5400 А), но внешние условия влияют на степень фотореактивации; так, например, при температуре ниже оптимальной для данного объекта она протекает лучше. Несомненный интерес представляют также наблюдения, которые доказывают, что при одновременном действии ультрафиолетовых лучей и дневного света может непосредственно происходить фотореактивация. Так, Paramecium caudatum при облучении в течение 16—18 час. дозами 1,5—40 и 120 мквт (2537 А) замедляет деление и погибает через 25 дней. При таком же облучении, но при одновременном освещении видимым светом (2,8— 15 тыс. люкс) деление протекает нормально в течение 42 дней. Способность различных микроорганизмов к фотореактивации сильно варьирует, но у Streptomyces griseus фотореактивация повышает выживаемость в 300 раз.
Общепризнано, что наиболее бактерицидным действием обладают ультрафиолетовые лучи с длиной волны, равной 2537 А. В условиях свободного космоса или на поверхности небесных тел, лишенных атмосферы, живые клетки должны быстро погибнуть от действия ультрафиолетовых лучей. Однако экспериментально легко доказать, что ультрафиолетовые лучи легко могут быть задержаны очень тонкими экранами. Так был измельчен каменный метеорит «Кунашак» и из полученного песка после добавления очень небольшого количества клея сделаны конусы очень небольшого размера, с основанием 36 мк и высотой 145 мк. В центральную часть этих конусов во время их приготовления помещались споры Bacillus megaterium. Затем эти конусы были подвергнуты дозе ультрафиолетовых лучей, равной той, которую получил бы этот конус, находясь в космосе в течение года, т. е. равной от 2 * 6 * 107 до 7 * 8 * 108 эрг/см2.
Последующий посев растертых конусов показал, что все споры сохранили жизнеспособность. Следовало выяснить возможную минимальную толщину экрана. Для этого споры Bacillus cereus покрывались пленкой хрома, толщина которой постепенно увеличивалась. Оказалось, что если пленка достигает толщины 800 А,то споры не погибают от дозы, соответствующей 7,8 *107 эрг/см2. Следовательно, относительно тонкий слой марсианской пыли полностью предохранит живые клетки от действия ультрафиолетовых лучей. Такой вывод подтверждается тем, что различные биологические объекты, поднятые на значительную высоту с помощью ракет, космических кораблей или стратостатов, быстро погибали от действия солнечных лучей, однако достаточно было покрыть их тонкой белковой пленкой, чтобы сохранить их жизнеспособность. Все исследования, проведенные в «Искусственном Марсе», подтвердили, что нахождение микроорганизмов в самых поверхностных слоях почвы или измельченного минерала лимонита полностью предохраняет их от гибели. Достаточно указать некоторые дозы ультрафиолетовых лучей, применявшиеся в этих опытах: за три недели 33,6 *108 эрг/см2, суммарная доза в других опытах 109 эрг/см2. Применение 19 дуговых ксеноновых ламп позволило дать Дозу, равную 7000 эрг/см2*сек при длине волны от 2000 до 3000 А. Все это говорит о том, что если в грунте Марса имеются живые организмы, то они защищены от губительного действия ультрафиолетовых лучей.
Освещение на Марсе составляет 0,44 земного. Но на этой планете имеется сдвиг максимума излучения Солнца в коротковолновую область: на Земле 680 нм, а на Марсе 550—565 нм. Лучи такой длины на Земле усиленно поглощаются антоцианами. Именно поэтому у высокогорной растительности усиливается поглощение лучистой энергии в зеленой и близкой к инфракрасной частях спектра. Это в свою очередь связано с усилением синтеза антоцианов.