Finns det liv på Mars? Om den är där är den antagligen mikroskopisk och riktigt tuff; kan hantera kalla temperaturer, låga tryck och mycket lite vatten. Dessa mikrober utvidgar utbudet av livsmiljöer som kan stödja livet i vårt solsystem och kommer att ge forskare nya egenskaper att leta efter när de utforskar den röda planeten.
En grupp särskilt hårdiga mikrober som lever i några av de hårdaste jordiska miljöerna kan blomstra på kalla Mars och andra kyliga planeter, enligt en forskargrupp av astronomer och mikrobiologer.
I en tvåårig laboratorieundersökning upptäckte forskarna att vissa kallanpassade mikroorganismer inte bara överlevde utan reproducerades vid 30 grader Fahrenheit, strax under fryspunkten för vatten. Mikroberna utvecklade också en försvarsmekanism som skyddade dem från kalla temperaturer. Forskarna är medlemmar i ett unikt samarbete mellan astronomer från Space Telescope Science Institute och mikrobiologer från University of Maryland Biotechnology Institute's Center of Marine Biotechnology i Baltimore, Md. Resultaten visas på webbplatsen International Journal of Astrobiology.
"Den låga temperaturgränsen för livet är särskilt viktig eftersom både i solsystemet och Vintergalaxen är kalla miljöer mycket vanligare än varma miljöer," sa Neill Reid, en astronom vid Space Telescope Science Institute och ledare för forskningsteam. ”Våra resultat visar att de lägsta temperaturerna där dessa organismer kan frodas faller inom det temperaturområde som upplevs på dagens Mars och kan möjliggöra överlevnad och tillväxt, särskilt under Mars yta. Detta skulle kunna utöka området för den bebodda zonen, det område där livet kan existera, till kallare Mars-liknande planeter. ”
De flesta stjärnor i vår galax är svalare än vår sol. Zonen runt dessa stjärnor som är lämplig för jordliknande temperaturer skulle vara mindre och smalare än den så kallade bebodda zonen runt vår sol. Därför skulle majoriteten av planeterna troligen vara kallare än jorden.
I sin tvååriga studie testade forskarna de kallaste temperaturgränserna för två typer av encellsorganismer: halofiler och metanogener. De tillhör en grupp mikrober som kollektivt kallas extremofiler, så kallade eftersom de lever i varma källor, sura fält, salta sjöar och polära ishattar under förhållanden som skulle döda människor, djur och växter. Halofiler blomstrar i salt vatten, till exempel Great Salt Lake, och har DNA-reparationssystem för att skydda dem från extremt höga strålningsdoser. Metanogener kan växa på enkla föreningar som väte och koldioxid för energi och kan förvandla avfallet till metan.
Halofilerna och metanogenerna som användes i experimenten kommer från sjöarna i Antarktis. På laboratoriet visade halofilerna betydande tillväxt till 30 grader Fahrenheit (minus 1 grad Celsius). Metanogenerna var aktiva till 28 grader Fahrenheit (minus 2 grader Celsius).
"Vi har utökat de lägre temperaturgränserna för dessa arter med flera grader," sade Shiladitya DasSarma, professor och ledare för teamet vid Center of Marine Biotechnology, University of Maryland Biotechnology Institute. ”Vi hade en begränsad tid att odla organismerna i kultur i storleksordningen månader. Om vi skulle kunna förlänga tillväxttiden tror jag att vi kan sänka temperaturen vid vilka de kan överleva ännu mer. Saltvattenkulturen där de växer i laboratoriet kan förbli i flytande form till minus 18 grader Fahrenheit (minus 28 grader Celsius), så potentialen är där för betydligt lägre tillväxttemperaturer. ”
Forskarna blev också förvånade över att halofilerna och metanogenerna skyddade sig mot frigida temperaturer. Vissa arktiska bakterier visar liknande beteende.
"Dessa organismer är mycket anpassningsbara och vid låga temperaturer bildade de cellulära aggregat," förklarade DasSarma. ”Detta var ett slående resultat, vilket antyder att celler kan" hålla sig ihop "när temperaturerna blir för kalla för tillväxt, vilket ger sätt att överleva som befolkning. Detta är den första upptäckten av detta fenomen i extremfiler i Antarktis vid kalla temperaturer. ”
Forskarna valde dessa extremofiler för laboratoriestudien eftersom de är potentiellt relevanta för livet på kalla, torra Mars. Halofiler kan trivas i salt vatten under Mars yta, som kan förbli flytande vid temperaturer långt under 32 grader Fahrenheit (0 grader Celsius). Metanogener kunde överleva på en planet utan syre, till exempel Mars. I själva verket har vissa forskare föreslagit att metanogener producerade metan som detekterats i Mars atmosfär.
"Detta fynd visar att rigorösa vetenskapliga studier på kända extremofiler på jorden kan ge ledtrådar om hur livet kan överleva någon annanstans i universum," sade DasSarma.
Forskarna planerar nästa att kartlägga den kompletta genetiska planen för varje extremofil. Genom att inventera alla gener kan forskare bestämma funktionerna för varje gen, till exempel att identifiera generna som skyddar en organisme från kylan.
Många extremofiler är evolutionära reliker som kallas Archaea, som kan ha varit bland de första husdjursarna på jorden för 3,5 miljarder år sedan. Dessa robusta extremofiler kan kanske överleva på många platser i universum, inklusive några av de ungefär 200 världarna runt stjärnor utanför vårt solsystem som astronomer har funnit under det senaste decenniet. Dessa planeter finns i ett brett spektrum av miljöer, från så kallade "heta Jupiters", som går i närheten av deras stjärnor och där temperaturer överstiger 1 800 grader Fahrenheit (1 000 grader Celsius), till gasjättar i Jupiter-liknande banor, där temperaturen är cirka minus 238 grader Fahrenheit (minus 150 grader Celsius).
Upptäckten av planeter med enorma temperaturskillnader har forskare som undrar vilka miljöer som kan vara gästvänliga i livet. En nyckelfaktor för en organisms överlevnad är att bestämma de övre och nedre temperaturgränserna vid vilka den kan leva.
Även om väderförhållandena i Mars är extrema, delar planeten vissa likheter med de mest extrema kalla regionerna på jorden, till exempel Antarktis. Långa betraktade som livsviktiga karaktärer, nyligen utredda antarktiska miljöer har visat betydande mikrobiell aktivitet. ”Archaea och bakterier som har anpassats till dessa extrema förhållanden är några av de bästa kandidaterna för markanaloger av potentiellt utomjordiskt liv; Att förstå deras anpassningsstrategi och dess begränsningar kommer att ge djupare inblick i grundläggande begränsningar för utbudet av gästvänliga miljöer, ”sa DasSarma.
Teamets forskning stöds genom bidrag från Space Telescope Science Institute: s direktörs diskretionära forskningsfond, en National Science Foundation och det australiensiska forskningsrådet.
Space Telescope Science Institute drivs för NASA av Association of Universities for Research in Astronomy, Inc., Washington.
Ett av fem centra som bildar University of Maryland Biotechnology Institute (UMBI) Center of Marine Biotechnology, beläget i Baltimore Inner Harbor, sysselsätter forskare som använder verktygen för modern biologi och bioteknik för att studera, skydda och förbättra marina och estuarinresurser.
Med forskningscentra i Baltimore, Rockville och College Park är University of Maryland Biotechnology Institute det nyaste av 13 institutioner som bildar University System of Maryland. UMBI har 85 stege-rankade fakulteter och en 2006-budget på 60 miljoner dollar. UMBI, som firar institutionens tjugo år i tjänst för Maryland och världen, leds av mikrobiolog och före detta bioteknikchef Dr. Jennie C. Hunter-Cevera. För mer information besök http://www.umbi.umd.edu.
Originalkälla: Hubble News Release
