Is er leven op Mars? Als het er is, is het waarschijnlijk microscopisch, en erg taai; in staat om koude temperaturen, lage drukken en zeer weinig water aan te kunnen. Deze microben breiden het bereik van habitats uit dat het leven in ons zonnestelsel zou kunnen ondersteunen, en zullen wetenschappers nieuwe kenmerken bieden waarnaar ze moeten zoeken wanneer ze de Rode Planeet verkennen.
Volgens een onderzoeksteam van astronomen en microbiologen zou een klasse van bijzonder sterke microben die in een van de zwaarste aardse omgevingen leven, kunnen gedijen op koude Mars en andere kille planeten.
In een twee jaar durende laboratoriumstudie ontdekten de onderzoekers dat sommige aan koude aangepaste micro-organismen niet alleen overleefden, maar zich ook reproduceerden bij 30 graden Fahrenheit, net onder het vriespunt van water. De microben ontwikkelden ook een afweermechanisme dat hen beschermde tegen koude temperaturen. De onderzoekers zijn lid van een unieke samenwerking van astronomen van het Space Telescope Science Institute en microbiologen van het Center of Marine Biotechnology van het University of Maryland Biotechnology Institute in Baltimore, MD. Hun resultaten verschijnen op de website van International Journal of Astrobiology.
"De lage temperatuurlimiet voor het leven is bijzonder belangrijk omdat zowel in het zonnestelsel als in de Melkweg koude omgevingen veel vaker voorkomen dan warme omgevingen", zegt Neill Reid, astronoom bij het Space Telescope Science Institute en leider van de onderzoeks groep. "Onze resultaten tonen aan dat de laagste temperaturen waarbij deze organismen kunnen gedijen binnen het temperatuurbereik vallen dat op het huidige Mars wordt ervaren, en dat ze overleving en groei mogelijk zouden kunnen maken, vooral onder het oppervlak van Mars. Dit zou het rijk van de bewoonbare zone, het gebied waarin leven zou kunnen bestaan, uitbreiden tot koudere Mars-achtige planeten. ”
De meeste sterren in ons sterrenstelsel zijn koeler dan onze zon. De zone rond deze sterren die geschikt is voor aardachtige temperaturen zou kleiner en smaller zijn dan de zogenaamde bewoonbare zone rond onze zon. Daarom zouden de meeste planeten waarschijnlijk kouder zijn dan de aarde.
In hun twee jaar durende onderzoek testten de wetenschappers de koudste temperatuurgrenzen voor twee soorten eencellige organismen: halofielen en methanogenen. Ze behoren tot een groep microben die gezamenlijk extremofielen worden genoemd, zo genoemd omdat ze in hete bronnen, zure velden, zoute meren en poolkappen leven onder omstandigheden die mensen, dieren en planten zouden doden. Halofielen gedijen goed in zout water, zoals het Great Salt Lake, en hebben DNA-reparatiesystemen om ze te beschermen tegen extreem hoge stralingsdoses. Methanogenen kunnen groeien op eenvoudige verbindingen zoals waterstof en koolstofdioxide voor energie en kunnen hun afval omzetten in methaan.
De halofielen en methanogenen die bij de experimenten worden gebruikt, zijn afkomstig uit Antarctische meren. In het laboratorium vertoonden de halofielen een significante groei tot 30 graden Fahrenheit (min 1 graad Celsius). De methanogenen waren actief tot 28 graden Fahrenheit (minus 2 graden Celsius).
"We hebben de lagere temperatuurlimieten voor deze soorten met enkele graden verlengd", zegt Shiladitya DasSarma, een professor en een leider van het team van het Center of Marine Biotechnology, University of Maryland Biotechnology Institute. “We hadden een beperkte hoeveelheid tijd om de organismen in cultuur te brengen, in de orde van maanden. Als we de groeitijd zouden kunnen verlengen, denk ik dat we de temperaturen zouden kunnen verlagen waarbij ze nog meer kunnen overleven. De pekelcultuur waarin ze in het laboratorium groeien, kan in vloeibare vorm blijven tot minus 18 graden Fahrenheit (minus 28 graden Celsius), dus er is potentieel voor aanzienlijk lagere groeitemperaturen. ”
De wetenschappers waren ook verrast toen ze ontdekten dat de halofielen en methanogenen zichzelf beschermden tegen ijskoude temperaturen. Sommige arctische bacteriën vertonen vergelijkbaar gedrag.
"Deze organismen zijn zeer aanpasbaar en bij lage temperaturen vormden ze cellulaire aggregaten", legt DasSarma uit. "Dit was een opvallend resultaat, wat suggereert dat cellen kunnen" plakken "wanneer de temperaturen te koud worden om te groeien, wat manieren biedt om te overleven als populatie. Dit is de eerste detectie van dit fenomeen bij Antarctische soorten extremofielen bij koude temperaturen. ”
De wetenschappers selecteerden deze extremofielen voor de laboratoriumstudie omdat ze potentieel relevant zijn voor het leven op koude, droge Mars. Halofielen kunnen gedijen in zout water onder het oppervlak van Mars, dat vloeibaar kan blijven bij temperaturen ver onder de 32 graden Fahrenheit (0 graden Celsius). Methanogenen zouden kunnen overleven op een planeet zonder zuurstof, zoals Mars. Sommige wetenschappers hebben zelfs voorgesteld dat methanogenen het methaan produceren dat in de atmosfeer van Mars wordt gedetecteerd.
"Deze bevinding toont aan dat rigoureuze wetenschappelijke studies naar bekende extremofielen op aarde aanwijzingen kunnen geven over hoe het leven elders in het universum kan overleven", aldus DasSarma.
De onderzoekers zijn vervolgens van plan om voor elke extremofiel de volledige genetische blauwdruk in kaart te brengen. Door alle genen te inventariseren, kunnen wetenschappers de functies van elk gen bepalen, zoals het bepalen van de genen die een organisme beschermen tegen de kou.
Veel extremofielen zijn evolutionaire overblijfselen, Archaea genaamd, die 3,5 miljard jaar geleden een van de eerste homesteaders op aarde waren. Deze robuuste extremofielen kunnen mogelijk op veel plaatsen in het universum overleven, waaronder enkele van de ongeveer 200 werelden rond sterren buiten ons zonnestelsel die astronomen het afgelopen decennium hebben gevonden. Deze planeten bevinden zich in een breed scala van omgevingen, van zogenaamde "hete Jupiters", die dicht bij hun sterren cirkelen en waar de temperaturen hoger zijn dan 1800 graden Fahrenheit (1000 graden Celsius), tot gasreuzen in Jupiter-achtige banen, waar de temperaturen zijn rond min 238 graden Fahrenheit (min 150 graden Celsius).
Bij de ontdekking van planeten met enorme temperatuurverschillen vragen wetenschappers zich af welke omgevingen gastvrij zouden kunnen zijn voor het leven. Een sleutelfactor in het voortbestaan van een organisme is het bepalen van de bovenste en onderste temperatuurgrenzen waarop het kan leven.
Hoewel de weersomstandigheden op Mars extreem zijn, heeft de planeet enkele overeenkomsten met de meest extreme koude gebieden van de aarde, zoals Antarctica. Lange tijd beschouwd als wezenlijk onvruchtbaar, hebben recente onderzoeken naar Antarctische omgevingen aanzienlijke microbiële activiteit onthuld. “De Archaea en bacteriën die zich hebben aangepast aan deze extreme omstandigheden zijn enkele van de beste kandidaten voor terrestrische analogen van potentieel buitenaards leven; het begrijpen van hun adaptieve strategie en de beperkingen ervan, zal een dieper inzicht geven in de fundamentele beperkingen van de reeks gastvrije omgevingen, ”zei DasSarma.
Het onderzoek van het team werd ondersteund door subsidies van het Space Discope Science Institute's Director's Discretionary Research Fund, een National Science Foundation en de Australian Research Council.
Het Space Telescope Science Institute wordt beheerd voor NASA door de Association of Universities for Research in Astronomy, Inc., Washington.
Een van de vijf centra die het University of Maryland Biotechnology Institute (UMBI) vormen, het Center of Marine Biotechnology, gelegen in de Inner Harbor van Baltimore, heeft onderzoekers in dienst die de tools van de moderne biologie en biotechnologie toepassen om de mariene en estuariene hulpbronnen te bestuderen, beschermen en verbeteren.
Met onderzoekscentra in Baltimore, Rockville en College Park is het University of Maryland Biotechnology Institute de nieuwste van 13 instellingen die het universitaire systeem van Maryland vormen. UMBI heeft 85 ladder gerangschikte faculteit en een budget voor 2006 van $ 60 miljoen. UMBI viert het 20-jarige dienstjaar van de instelling aan Maryland en de wereld en wordt geleid door microbioloog en voormalig biotechnologie-directeur Dr. Jennie C. Hunter-Cevera. Ga voor meer informatie naar http://www.umbi.umd.edu.
Oorspronkelijke bron: Hubble News Release
