Gibt es Leben auf dem Mars? Wenn es da ist, ist es wahrscheinlich mikroskopisch klein und sehr hart. Kann mit kalten Temperaturen, niedrigen Drücken und sehr wenig Wasser umgehen. Diese Mikroben erweitern das Spektrum der Lebensräume, die das Leben in unserem Sonnensystem unterstützen könnten, und bieten Wissenschaftlern neue Eigenschaften, nach denen sie bei der Erforschung des Roten Planeten suchen müssen.
Laut einem Forscherteam aus Astronomen und Mikrobiologen könnte eine Klasse besonders robuster Mikroben, die in einigen der rauesten irdischen Umgebungen leben, auf dem kalten Mars und anderen kühlen Planeten gedeihen.
In einer zweijährigen Laborstudie stellten die Forscher fest, dass einige an Kälte angepasste Mikroorganismen nicht nur überlebten, sondern sich auch bei 30 Grad Fahrenheit knapp unter dem Gefrierpunkt von Wasser vermehrten. Die Mikroben entwickelten auch einen Abwehrmechanismus, der sie vor kalten Temperaturen schützte. Die Forscher sind Mitglieder einer einzigartigen Zusammenarbeit von Astronomen des Space Telescope Science Institute und Mikrobiologen des Center of Marine Biotechnology des University of Maryland Biotechnology Institute in Baltimore, Md. Ihre Ergebnisse erscheinen auf der Website des International Journal of Astrobiology.
"Die niedrige Temperaturgrenze für das Leben ist besonders wichtig, da sowohl im Sonnensystem als auch in der Milchstraße Galaxien viel häufiger sind als heiße Umgebungen", sagte Neill Reid, Astronom am Space Telescope Science Institute und Leiter des Forschungsgruppe. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass die niedrigsten Temperaturen, bei denen diese Organismen gedeihen können, in den Temperaturbereich des heutigen Mars fallen und Überleben und Wachstum ermöglichen könnten, insbesondere unter der Marsoberfläche. Dies könnte das Reich der bewohnbaren Zone, das Gebiet, in dem Leben existieren könnte, auf kältere marsähnliche Planeten erweitern. “
Die meisten Sterne in unserer Galaxie sind kühler als unsere Sonne. Die Zone um diese Sterne, die für erdähnliche Temperaturen geeignet ist, wäre kleiner und schmaler als die sogenannte bewohnbare Zone um unsere Sonne. Daher wäre die Mehrheit der Planeten wahrscheinlich kälter als die Erde.
In ihrer zweijährigen Studie testeten die Wissenschaftler die kältesten Temperaturgrenzen für zwei Arten von einzelligen Organismen: Halophile und Methanogene. Sie gehören zu einer Gruppe von Mikroben, die zusammen als Extremophile bezeichnet werden und so genannt werden, weil sie in heißen Quellen, sauren Feldern, salzigen Seen und polaren Eiskappen unter Bedingungen leben, die Menschen, Tiere und Pflanzen töten würden. Halophile gedeihen in salzigem Wasser wie dem Großen Salzsee und verfügen über DNA-Reparatursysteme, um sie vor extrem hohen Strahlungsdosen zu schützen. Methanogene können auf einfachen Verbindungen wie Wasserstoff und Kohlendioxid zur Energiegewinnung wachsen und ihre Abfälle in Methan umwandeln.
Die in den Experimenten verwendeten Halophilen und Methanogene stammen aus antarktischen Seen. Im Labor zeigten die Halophilen ein signifikantes Wachstum auf 30 Grad Fahrenheit (minus 1 Grad Celsius). Die Methanogene waren bis zu 28 Grad Fahrenheit (minus 2 Grad Celsius) aktiv.
"Wir haben die unteren Temperaturgrenzen für diese Arten um mehrere Grad verlängert", sagte Shiladitya DasSarma, Professorin und Leiterin des Teams am Center of Marine Biotechnology des Biotechnology Institute der University of Maryland. „Wir hatten nur eine begrenzte Zeit, um die Organismen in der Größenordnung von Monaten in Kultur zu züchten. Wenn wir die Wachstumszeit verlängern könnten, könnten wir die Temperaturen senken, bei denen sie noch mehr überleben können. Die Solekultur, in der sie im Labor wachsen, kann in flüssiger Form bis zu minus 28 Grad Celsius (minus 18 Grad Fahrenheit) verbleiben, sodass das Potenzial für deutlich niedrigere Wachstumstemperaturen besteht. “
Die Wissenschaftler waren auch überrascht, dass sich die Halophilen und Methanogene vor eisigen Temperaturen schützten. Einige arktische Bakterien zeigen ein ähnliches Verhalten.
"Diese Organismen sind sehr anpassungsfähig und bildeten bei niedrigen Temperaturen Zellaggregate", erklärte DasSarma. „Dies war ein bemerkenswertes Ergebnis, das darauf hindeutet, dass Zellen„ zusammenkleben “können, wenn die Temperaturen für das Wachstum zu kalt werden, und so Überlebensmöglichkeiten für die Bevölkerung bieten. Dies ist der erste Nachweis dieses Phänomens bei antarktischen Extremophilenarten bei kalten Temperaturen. “
Die Wissenschaftler haben diese Extremophilen für die Laborstudie ausgewählt, da sie möglicherweise für das Leben auf dem kalten, trockenen Mars relevant sind. Halophile könnten in salzigem Wasser unter der Marsoberfläche gedeihen, das bei Temperaturen deutlich unter 0 Grad Celsius flüssig bleiben kann. Methanogene könnten auf einem Planeten ohne Sauerstoff wie dem Mars überleben. Einige Wissenschaftler haben sogar vorgeschlagen, dass Methanogene das in der Marsatmosphäre nachgewiesene Methan produzieren.
"Dieser Befund zeigt, dass strenge wissenschaftliche Studien zu bekannten Extremophilen auf der Erde Hinweise darauf geben können, wie das Leben anderswo im Universum überleben kann", sagte DasSarma.
Die Forscher planen als nächstes, die vollständige genetische Blaupause für jedes Extremophile abzubilden. Durch die Bestandsaufnahme aller Gene können Wissenschaftler die Funktionen jedes Gens bestimmen, z. B. die Gene bestimmen, die einen Organismus vor Kälte schützen.
Viele Extremophile sind evolutionäre Relikte namens Archaea, die vor 3,5 Milliarden Jahren zu den ersten Homesteadern auf der Erde gehörten. Diese robusten Extremophilen können möglicherweise an vielen Orten im Universum überleben, einschließlich einiger der rund 200 Welten um Sterne außerhalb unseres Sonnensystems, die Astronomen im letzten Jahrzehnt gefunden haben. Diese Planeten befinden sich in einer Vielzahl von Umgebungen, von sogenannten „heißen Jupitern“, die nahe an ihren Sternen umkreisen und deren Temperaturen über 1.000 Grad Celsius liegen, bis zu Gasriesen in Jupiter-ähnlichen Umlaufbahnen, in denen Temperaturen herrschen um minus 150 Grad Celsius.
Bei der Entdeckung von Planeten mit enormen Temperaturunterschieden fragen sich Wissenschaftler, welche Umgebungen für das Leben gastfreundlich sein könnten. Ein Schlüsselfaktor für das Überleben eines Organismus ist die Bestimmung der oberen und unteren Temperaturgrenzen, an denen er leben kann.
Obwohl die Wetterbedingungen auf dem Mars extrem sind, weist der Planet einige Ähnlichkeiten mit den extremsten kalten Regionen der Erde wie der Antarktis auf. Jüngste Untersuchungen der antarktischen Umwelt, die lange Zeit als im Wesentlichen unfruchtbar angesehen wurden, haben eine beträchtliche mikrobielle Aktivität ergeben. „Die Archaeen und Bakterien, die sich an diese extremen Bedingungen angepasst haben, sind einige der besten Kandidaten für terrestrische Analoga potenziellen außerirdischen Lebens. Das Verständnis ihrer Anpassungsstrategie und ihrer Grenzen wird einen tieferen Einblick in grundlegende Einschränkungen des Bereichs gastfreundlicher Umgebungen geben “, sagte DasSarma.
Die Forschung des Teams wurde durch Zuschüsse des Discretionary Research Fund des Direktors des Space Telescope Science Institute, einer National Science Foundation und des Australian Research Council unterstützt.
Das Space Telescope Science Institute wird für die NASA von der Association of Universities for Research in Astronomy, Inc., Washington, betrieben.
Eines der fünf Zentren des University of Maryland Biotechnology Institute (UMBI), des Center of Marine Biotechnology im Inner Harbor von Baltimore, beschäftigt Forscher, die die Werkzeuge der modernen Biologie und Biotechnologie einsetzen, um Meeres- und Flussmündungsressourcen zu untersuchen, zu schützen und zu verbessern.
Mit Forschungszentren in Baltimore, Rockville und College Park ist das Biotechnologie-Institut der Universität von Maryland die neueste von 13 Institutionen, die das Universitätssystem von Maryland bilden. UMBI verfügt über 85 Fakultäten mit Rangliste und ein Budget von 60 Millionen US-Dollar für 2006. UMBI feiert das 20-jährige Bestehen der Institution in Maryland und der Welt und wird von der Mikrobiologin und ehemaligen Biotechnologie-Managerin Dr. Jennie C. Hunter-Cevera geleitet. Weitere Informationen finden Sie unter http://www.umbi.umd.edu.
Originalquelle: Hubble-Pressemitteilung
