Om leven op Mars te vinden, moeten wetenschappers hun ogen openhouden voor pasta.
Microben die van hete lentes houden, creëren rotsformaties die op fettuccini of capellini lijken, volgens een nieuwe door NASA gefinancierde studie die op 30 april online is gepubliceerd in het tijdschrift Astrobiology. Dergelijke pastavormige formaties kunnen de eerste aanwijzingen zijn voor het leven op andere planeten, zei studie-auteur Bruce Fouke, een geobioloog aan de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign.
"Als we met een rover naar een andere planeet gaan, zouden we graag levende microben zien of zouden we graag kleine groene vrouwen en mannen in ruimtevaartuigen zien", vertelde Fouke aan WordsSideKick.com. 'Maar de realiteit is dat we op zoek gaan naar leven dat waarschijnlijk groeide in een hete lente, een leven dat gefossiliseerd was.'
Hete pasta
Om te onderzoeken hoe dit buitenaardse leven eruit zou kunnen zien, begonnen Fouke en zijn team in Mammoth Hot Springs in Yellowstone National Park. Op deze populaire toeristische plek stroomt heet geothermisch water dat rijk is aan mineralen uit de grond. De mineralen slaan neer uit het water, waardoor opvallende formaties ontstaan van calciumcarbonaat, ook wel bekend als travertijn.
Maar deze formaties krijgen hun vorm niet in een vacuüm, zei Fouke. Ze zijn gedeeltelijk gebouwd door microben. In de nieuwe studie richtten de onderzoekers zich op het snelstromende, vooral hete water aan de kop van de minerale bronnen. Hier varieert het water in temperatuur van 149 graden tot 162 graden Fahrenheit (65 tot 72 graden Celsius) en heeft het een lage pH van 6,2 tot 6,8, wat betekent dat het zuurder is dan basisch.
De onderzoekers werkten nauw samen met de National Parks Service om schade aan de rotsformaties te voorkomen, door monsters te nemen van draadvormige microbe-matten die gedijen in deze wateren. De matten zien eruit als lange, slijmachtige pastastrengen. Dit is een aanpassing, zei Fouke. In kalm water nestelen microben zich in slijmerige, niet-geconsolideerde matten. Maar in stromend water moeten de organismen zich aan elkaar vastklampen om te overleven. Elke draad bestaat uit biljoenen microben die aan elkaar hangen voor een dierbaar leven.
De onderzoekers bestudeerden de genomen en eiwitproductie van hun microbe-monsters. Ze ontdekten dat 98% van de microben die in deze hete, snel bewegende wateren leven, tot een soort behoort Sulfurihydrogenibium yellowstonenseof kortweg "sulfuri".
Sulphuri aan de rand
Sulfuri wordt gevonden in warmwaterbronnen over de hele wereld, zei Fouke, en leeft door zwavel af te breken en de resulterende energie te gebruiken. De soort evolueerde 2,5 miljard jaar geleden, toen de atmosfeer van de aarde nauwelijks zuurstof bevatte. Dat maakt zwavel waarschijnlijk zeer vergelijkbaar met elk leven dat mogelijk op het oude Mars heeft bestaan, zei Mayandi Sivaguru, een bioloog aan de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign en co-auteur van de studie.
Als zoiets als zwavel op een andere planeet zou bestaan, zou het vingerafdrukken hebben achtergelaten. In warmwaterbronnen is verandering een constante, vertelde Sivaguru aan WordsSideKick.com. Koele geothermische wateren zetten constant mineralen af. Maar sulfuri, ontdekten de onderzoekers, moedigt deze verandering actief aan. Eiwitten op het oppervlak van de microben stimuleren de groei van calciumcarbonaatkristallen. Zo groeit het travertijn dat zich vormt in de aanwezigheid van zwavel in Mammoth Hot Springs een miljard keer sneller dan travertijn in andere omgevingen, zei Fouke.
'Het is een instant microbiële fossielenfabriek', zei hij.
Sulphuri overleeft door net iets sneller te groeien dan de mineralen die eromheen worden afgezet, aldus de onderzoekers. Bovendien gebruikt het de pastavormige rots om te overleven. Filamenten van de microben hechten zich aan de richels die worden gevormd door hun gefossiliseerde landgenoten, waardoor de microben worden opgevoerd in zeer ondiep water dat de lage zuurstofniveaus bevat die de microben nodig hebben om te overleven. (Ze sterven zonder zuurstof, zei Fouke, maar ze sterven ook als ze worden blootgesteld aan het zuurstofgehalte in de lucht.)
Hoewel elke buitenaardse microbe die in warmwaterbronnen op een andere wereld leeft, een andere soort zou zijn dan zwavel, zou het waarschijnlijk een vergelijkbare levensstijl hebben, zei Fouke - dat zou het moeten zijn, gezien het beperkte aantal manieren om het leven te laten werken in zo'n extreme omgeving . De eiwit- en genetische analyses van het team zouden dus een maatstaf zijn voor een buitenaardse vergelijking, mocht een toekomstige rover een pasta-achtige steen oppikken op een verre planeet.
'Het is de eerste studie die ooit zo'n diepgaande analyse van de omgeving, de rotsafzettingen en ook de omics heeft ondergaan', zei Fouke, verwijzend naar de proteomics, transcriptomics en genomics die de onderzoekers gebruikten om zich te verdiepen in de genetica van de microben , eiwitproductie en andere biologische processen. "Dat betekent dat we nu, voor het eerst, wanneer we een rots hebben die op fettuccini lijkt en travertijn is, als die steen wordt verzameld en geanalyseerd op Mars, we de volledige suite hebben van deze uiterst geavanceerde analyses voor de microben."
Meer informatie over het onderzoek is beschikbaar in het digitale boek "The Art of Yellowstone Science - Mammoth Hot Springs as a Window on the Universe", door Fouke en collega's.
