Czy na Marsie jest życie? Jeśli tam jest, prawdopodobnie jest mikroskopijny i naprawdę twardy; w stanie poradzić sobie z niskimi temperaturami, niskim ciśnieniem i bardzo małą ilością wody. Mikroby te rozszerzają zakres siedlisk, które mogą podtrzymywać życie w naszym Układzie Słonecznym, i zapewnią naukowcom nowe cechy, których należy szukać podczas eksploracji Czerwonej Planety.
Zdaniem zespołu badawczego astronomów i mikrobiologów klasa szczególnie odpornych drobnoustrojów, które żyją w najtrudniejszych ziemskich środowiskach, może rozkwitać na zimnym Marsie i innych chłodnych planetach.
W dwuletnich badaniach laboratoryjnych naukowcy odkryli, że niektóre mikroorganizmy przystosowane do zimna nie tylko przeżyły, ale rozmnażały się w 30 stopniach Fahrenheita, tuż poniżej punktu zamarzania wody. Mikroby rozwinęły również mechanizm obronny, który chronił je przed niskimi temperaturami. Naukowcy są członkami unikalnej współpracy astronomów z Space Telescope Science Institute i mikrobiologów z Center of Marine Biotechnology Institute of Maryland Biotechnology Institute w Baltimore, MD. Ich wyniki są dostępne na stronie internetowej International Journal of Astrobiology.
„Ograniczenie niskiej temperatury życia jest szczególnie ważne, ponieważ zarówno w Układzie Słonecznym, jak i Drodze Mlecznej zimne środowiska są znacznie bardziej powszechne niż gorące”, powiedział Neill Reid, astronom z Space Telescope Science Institute i lider zespół badawczy. „Nasze wyniki pokazują, że najniższe temperatury, w których te organizmy mogą się rozwijać, mieszczą się w zakresie temperatur występującym na współczesnym Marsie i mogą umożliwić przetrwanie i wzrost, szczególnie pod powierzchnią Marsa. Mogłoby to rozszerzyć królestwo strefy zamieszkałej, obszaru, w którym mogłoby istnieć życie, na chłodniejsze planety podobne do Marsa. ”
Większość gwiazd w naszej galaktyce jest chłodniejsza niż nasze Słońce. Strefa wokół tych gwiazd, która jest odpowiednia dla temperatur podobnych do Ziemi, byłaby mniejsza i węższa niż tak zwana strefa mieszkalna wokół naszego Słońca. Dlatego większość planet byłaby prawdopodobnie zimniejsza niż Ziemia.
W dwuletnich badaniach naukowcy przetestowali najzimniejsze temperatury graniczne dla dwóch rodzajów organizmów jednokomórkowych: halofili i metanogenów. Należą do grupy drobnoustrojów zwanych wspólnie ekstremofilami, tak zwanych, ponieważ żyją w gorących źródłach, kwaśnych polach, słonych jeziorach i polarnych czapach lodowych w warunkach, które zabijałyby ludzi, zwierzęta i rośliny. Halofile kwitną w słonej wodzie, takiej jak Wielkie Jezioro Słone, i mają systemy naprawy DNA, aby chronić je przed ekstremalnie wysokimi dawkami promieniowania. Metanogeny są zdolne do wzrostu na prostych związkach, takich jak wodór i dwutlenek węgla, w celu uzyskania energii i mogą przekształcić swoje odpady w metan.
Halofile i metanogeny użyte w eksperymentach pochodzą z jezior antarktycznych. W laboratorium halofile wykazywały znaczny wzrost do 30 stopni Fahrenheita (minus 1 stopień Celsjusza). Metanogeny były aktywne do 28 stopni Fahrenheita (minus 2 stopnie Celsjusza).
„Rozszerzyliśmy dolne granice temperaturowe dla tych gatunków o kilka stopni”, powiedziała Shiladitya DasSarma, profesor i lider zespołu w Center of Marine Biotechnology, University of Maryland Biotechnology Institute. „Mieliśmy ograniczony czas na hodowanie organizmów w kulturze, rzędu miesięcy. Gdybyśmy mogli wydłużyć czas wzrostu, myślę, że moglibyśmy obniżyć temperatury, w których mogą przetrwać jeszcze bardziej. Kultura solanki, w której rosną w laboratorium, może pozostawać w postaci płynnej do minus 18 stopni Fahrenheita (minus 28 stopni Celsjusza), więc istnieje potencjał znacznie niższych temperatur wzrostu. ”
Naukowcy byli również zaskoczeni, gdy odkryli, że halofile i metanogeny chroniły się przed lodowatymi temperaturami. Niektóre bakterie arktyczne wykazują podobne zachowanie.
„Organizmy te są wysoce przystosowalne, aw niskich temperaturach tworzą agregaty komórkowe” - wyjaśnił DasSarma. „Był to uderzający wynik, który sugeruje, że komórki mogą„ sklejać się ”, gdy temperatura staje się zbyt niska do wzrostu, zapewniając sposoby przetrwania populacji. To pierwsze wykrycie tego zjawiska u ekstremarkofilnych gatunków Antarktydy w niskich temperaturach. ”
Naukowcy wybrali tych ekstremofili do badań laboratoryjnych, ponieważ są potencjalnie istotne dla życia na zimnym, suchym Marsie. Halofile mogą rozwijać się w słonej wodzie pod powierzchnią Marsa, która może pozostać płynna w temperaturach znacznie poniżej 32 stopni Fahrenheita (0 stopni Celsjusza). Metanogeny mogą przetrwać na planecie bez tlenu, na przykład na Marsie. W rzeczywistości niektórzy naukowcy sugerowali, że metanogeny wytwarzają metan wykrywany w atmosferze Marsa.
„To odkrycie pokazuje, że rygorystyczne badania naukowe nad znanymi ekstremofilami na Ziemi mogą dostarczyć wskazówek, jak życie może przetrwać gdzie indziej we wszechświecie”, powiedział DasSarma.
Następnie naukowcy planują zmapować pełny plan genetyczny dla każdego ekstremofila. Poprzez inwentaryzację wszystkich genów naukowcy będą mogli określić funkcje każdego genu, na przykład wskazać geny chroniące organizm przed zimnem.
Wielu ekstremofili to ewolucyjne relikwie zwane Archaea, które mogły być jednymi z pierwszych gospodarzy na Ziemi 3,5 miliarda lat temu. Ci silni ekstremofile mogą przetrwać w wielu miejscach we wszechświecie, w tym w około 200 światach wokół gwiazd poza Układem Słonecznym, które astronomowie odkryli w ciągu ostatniej dekady. Planety te znajdują się w szerokim zakresie środowisk, od tak zwanych „gorących Jowiszów”, które krążą blisko swoich gwiazd i gdzie temperatury przekraczają 1800 stopni Fahrenheita (1000 stopni Celsjusza), po gazowych gigantów na orbitach podobnych do Jowisza, gdzie temperatury są około minus 238 stopni Fahrenheita (minus 150 stopni Celsjusza).
Odkrycie planet z ogromnymi różnicami temperatur powoduje, że naukowcy zastanawiają się, jakie środowiska mogą być dla życia gościnne. Kluczowym czynnikiem w przetrwaniu organizmu jest określenie górnej i dolnej granicy temperatury, w której może żyć.
Chociaż marsjańskie warunki pogodowe są ekstremalne, planeta ma pewne podobieństwa z najbardziej ekstremalnymi zimnymi regionami Ziemi, takimi jak Antarktyda. Ostatnie badania środowisk Antarktyki, od dawna uważane za zasadniczo bezpłodne, wykazały znaczną aktywność drobnoustrojów. „Archaea i bakterie, które przystosowały się do tych ekstremalnych warunków, są jednymi z najlepszych kandydatów na ziemskie analogi potencjalnego życia pozaziemskiego; zrozumienie ich strategii adaptacyjnej i jej ograniczeń zapewni głębszy wgląd w podstawowe ograniczenia zakresu gościnnych środowisk ”, powiedział DasSarma.
Badania zespołu były wspierane poprzez granty z Discretionary Research Fund dyrektora Space Telescope Science Institute, National Science Foundation i Australian Research Council.
Space Telescope Science Institute jest obsługiwany przez NASA przez Association of Universities for Research in Astronomy, Inc., Waszyngton.
Jedno z pięciu ośrodków tworzących University of Maryland Biotechnology Institute (UMBI), Centrum Biotechnologii Morskiej, zlokalizowane w Inner Harbor w Baltimore, zatrudnia badaczy, którzy stosują narzędzia nowoczesnej biologii i biotechnologii do badania, ochrony i poprawy zasobów morskich i ujściowych.
University of Maryland Biotechnology Institute z centrami badawczymi w Baltimore, Rockville i College Park jest najnowszą z 13 instytucji tworzących University System of Maryland. UMBI ma 85 wydziałów rankingowych i budżet na 2006 r. W wysokości 60 mln USD. Świętując dwudziesty rok służby instytucji w Maryland i na świecie, UMBI jest prowadzony przez mikrobiologa i byłego dyrektora ds. Biotechnologii, dr Jennie C. Hunter-Cevera. Aby uzyskać więcej informacji odwiedź http://www.umbi.umd.edu.
Oryginalne źródło: Hubble News Release
