För att hitta liv på Mars bör forskare hålla ögonen skalade för pasta.
Varma vårälskande mikrober skapar bergformationer som ser ut som fettuccini eller capellini, enligt en ny NASA-finansierad studie som publicerades online 30 april i tidskriften Astrobiology. Sådana pastaformationer kan vara de första ledtrådarna till andra planeter, säger studieförfattaren Bruce Fouke, en geobiolog vid University of Illinois i Urbana-Champaign.
"Om vi åker till en annan planet med en rover, skulle vi gärna se levande mikrober eller vi skulle gärna se små gröna kvinnor och män i rymdskepp," sa Fouke till Live Science. "Men verkligheten är att vi ska leta efter liv som antagligen växte under en varm källa, liv som fossiliserades."
Varm pasta
För att undersöka hur detta utomjordiska liv kan se ut började Fouke och hans team vid Mammoth Hot Springs i Yellowstone National Park. På denna populära turistplats flödar varmt geotermiskt vatten som är rikt på mineraler från marken. Mineralerna faller ut ur vattnet och skapar slående formationer gjorda av kalciumkarbonat, även känd som travertin.
Men dessa formationer får inte sin form i vakuum, sa Fouke. De är delvis byggda av mikrober. I den nya studien fokuserade forskarna på det snabbt strömmande, särskilt heta vattnet i spetsen på mineralkällorna. Här varierar vattnet i temperatur från 149 grader till 162 grader Fahrenheit (65 till 72 grader Celsius) och har ett lågt pH på 6,2 till 6,8, vilket betyder att det är surare än basisk.
Forskarna arbetade i noggrann samverkan med National Parks Service för att undvika att skada bergformationerna och ta prover av filamentösa mikrobmattor som trivs i dessa vatten. Mattorna ser ut som långa, slem-y pastasträngar. Detta är en anpassning, sade Fouke. I lugna vatten bosätter sig mikrober i slemmiga, okonsoliderade mattor. Men i rusande vatten måste organismerna hålla fast vid varandra för att överleva. Varje tråd består av biljoner mikrober som hänger på varandra för kära liv.
Forskarna studerade genomerna och proteinproduktionen av sina mikrobprover. De upptäckte att 98% av mikroberna som lever i dessa heta, snabbt rörliga vatten tillhör en art som heter Sulfurihydrogenibium yellowstonenseeller "sulfuri" för kort.
Sulfuri på kanten
Svavel finns i varma källor runt om i världen, sade Fouke, och lever genom att bryta ner svavel och använda den resulterande energin. Arten utvecklades för 2,5 miljarder år sedan, när jordens atmosfär knappt innehöll syre. Det gör att sulfuri sannolikt mycket liknar alla liv som kan ha funnits på antika Mars, sa Mayandi Sivaguru, en biolog vid University of Illinois i Urbana-Champaign och en medförfattare till studien.
Om något liknande sulfuri fanns på en annan planet, skulle det ha lämnat fingeravtryck. I varma källor är förändring en konstant, berättade Sivaguru för Live Science. Kylande geotermiska vatten deponerar ständigt mineraler. Men sulfuri, upptäckte forskarna, uppmuntrar aktivt denna förändring. Proteiner på mikrobernas ytor uppmuntrar tillväxten av kalciumkarbonatkristaller. Således växer travertinet som bildas i närvaro av sulfuri i Mammoth Hot Springs en miljard gånger snabbare än travertin i andra miljöer, sade Fouke.
"Det är en omedelbar mikrobiell fossilfabrik," sade han.
Sulfuri överlever genom att växa lite snabbare än de mineraler som deponeras runt den, säger forskarna. Dessutom använder den den pastaformade klippan för att överleva. Mikrobernas filament fäster vid åsarna som bildas av deras fossiliserade landsmän, vilket ökar mikroberna till mycket grunt vatten som innehåller de låga syrehalterna som mikroberna behöver för att överleva. (De dör utan syre, sa Fouke, men de dör också om de utsätts för syrehalten i luften.)
Även om någon utomjordisk mikrob som lever i varma källor i en annan värld skulle vara en annan art än sulfuri, skulle den förmodligen ha en liknande livsstil, sa Fouke - den måste, med tanke på det begränsade antalet sätt att få livet att fungera i en så extrem miljö . Således skulle de protein- och genetiska analyser som gjorts av teamet ge ett riktmärke för en främmande jämförelse, om någon framtida rover plockar upp en pastasnygg sten på en vidsträckt planet.
"Det är den första studien som någonsin har gjort den här typen av djupgående analys av miljön, bergavlagringar och även omik," sa Fouke och hänvisade till proteomik, transkriptomik och genomik som forskarna använde för att fördjupa mikrobernas genetik , proteinproduktion och andra biologiska processer. "Det betyder nu, för första gången, när vi har en sten som är fettuccini-ser travertin, om den berget samlas in och analyseras på Mars, har vi hela sviten med dessa extremt banbrytande analyser för mikroberna."
Mer information om forskningen finns i den digitala boken "The Art of Yellowstone Science - Mammoth Hot Springs as a Window on the Universe", av Fouke och kollegor.
