Metallfressende Bakterien könnten ihre „Fingerabdrücke“ auf dem Mars hinterlassen haben, was beweist, dass es einmal Leben gab
Heute gibt es mehrere Beweise dafür, dass während der Noachian-Zeit (vor ca. 4,1 bis 3,7 Milliarden Jahren) Mikroorganismen auf der Marsoberfläche existiert haben könnten. Dazu gehören Hinweise auf vergangene Wasserströme, Flüsse und Seebetten sowie atmosphärische Modelle, die darauf hinweisen, dass der Mars einst eine dichtere Atmosphäre hatte. All dies führt dazu, dass der Mars einst ein wärmerer und feuchterer Ort war als heute.
Bis heute gibt es jedoch keine Beweise dafür, dass jemals Leben auf dem Mars existiert hat. Infolgedessen haben Wissenschaftler versucht, herauszufinden, wie und wo sie nach Anzeichen für früheres Leben suchen sollten. nach a neue Studie einem Team europäischer Forscher zufolge könnte es auf dem Mars in der Vergangenheit extreme Lebensformen gegeben haben, die in der Lage sind, Metalle zu verstoffwechseln. Die „Fingerabdrücke“ ihrer Existenz konnten durch Betrachten von Proben des roten Sandes des Mars gefunden werden.
Für ihre Studie, die kürzlich in der Fachzeitschrift erschienen ist Grenzen der Mikrobiologie , hat das Team eine „Marsfarm“ erstellt, um zu sehen, wie sich eine Form extremer Bakterien in einer alten Marsumgebung entwickeln könnte. Diese Umgebung war durch eine vergleichsweise dünne Atmosphäre gekennzeichnet, die hauptsächlich aus Kohlendioxid bestand, sowie durch simulierte Proben von Mars-Regolith.
Metallosphaera sedula auf synthetischem Mars-Regolith. Die Mikroben werden spezifisch durch Fluoreszenz-In-Situ-Hybridisierung (FISH) angefärbt. Bildnachweis: Tetyana Milojevic
Sie führten dann einen Bakterienstamm ein, der als bekannt istPollen von Metallosphaeradie in heißen, sauren Umgebungen gedeiht. Tatsächlich sind die optimalen Bedingungen für die Bakterien solche, bei denen die Temperaturen 347,1 K (74 °C; 165 °F) erreichen und der pH-Wert 2,0 (zwischen Zitronensaft und Essig) beträgt. Solche Bakterien werden als Chemolithotrophe klassifiziert, was bedeutet, dass sie inogranische Metalle wie Eisen, Schwefel und sogar Uran verstoffwechseln können.
Diese Bakterienflecken wurden dann den Regolithproben hinzugefügt, die die Bedingungen an verschiedenen Orten und historischen Perioden auf dem Mars nachahmen sollten. Als erstes gab es die Probe MRS07/22, die aus einem hochporösen Gesteinstyp bestand, der reich an Silikaten und Eisenverbindungen ist. Diese Probe simulierte die Arten von Sedimenten, die auf der Marsoberfläche gefunden wurden.
Dann gab es P-MRS, eine Probe, die reich an hydratisierten Mineralien war, und die sulfatreiche S-MRS-Probe, die Mars-Regolith nachahmt, der unter sauren Bedingungen entstanden ist. Schließlich gab es die Probe von JSC 1A, die größtenteils aus dem als Palagonit bekannten Vulkangestein bestand. Mit diesen Proben konnte das Team genau sehen, wie das Vorhandensein extremer Bakterien Biosignaturen hinterlassen würde, die heute gefunden werden können.
Wie Tetyana Milojevic – Elise Richter Fellow der Extremophiles Group an der Universität Wien und Co-Autorin des Papers – in einer Universität Wien erklärt hat Pressemitteilung :
„Wir konnten zeigen, dass M. sedula aufgrund seiner metalloxidierenden Stoffwechselaktivität bei Zugang zu diesen Regolith-Simulanzien des Mars diese aktiv kolonisiert, lösliche Metallionen in die Sickerwasserlösung freisetzt und ihre mineralische Oberfläche verändert und dabei spezifische Signaturen von . hinterlässt Leben, sozusagen ein ‚Fingerabdruck‘.“
Mikrospheroide, die hauptsächlich Aluminium und Chlor enthalten, überwachsen die mineralische Oberfläche von synthetischem Mars-Regolith. Diese Mikrospheroide können nur nach Kultivierung von Metallosphaera sedula beobachtet werden Credit: Tetyana Milojevic
Das Team untersuchte dann die Regolith-Proben, um festzustellen, ob sie einer Bioprozessierung unterzogen wurden, was dank der Unterstützung von Veronika Somoza – einer Chemikerin vom Institut für Physiologische Chemie der Universität Wien und Co-Autorin der Studie – möglich war. Unter Verwendung eines Elektronenmikroskops, kombiniert mit analytischer Spektroskopie-Technik, versuchte das Team festzustellen, ob Metalle mit den Proben verbraucht wurden.
Am Ende zeigten die erhaltenen mikrobiologischen und mineralogischen Daten Anzeichen von freien löslichen Metallen, was darauf hindeutete, dass die Bakterien die Regolithproben effektiv besiedelt und einige der darin enthaltenen metallischen Mineralien metabolisiert hatten. Als Milojevic angegeben :
„Die erhaltenen Ergebnisse erweitern unser Wissen über biogeochemische Prozesse möglichen Lebens außerhalb der Erde und liefern spezifische Hinweise für den Nachweis von Biosignaturen auf extraterrestrischem Material – ein weiterer Schritt, um potenzielles außerirdisches Leben nachzuweisen.“
In der Tat bedeutet dies, dass vor Milliarden von Jahren extreme Bakterien auf dem Mars existiert haben könnten. Und dank des heutigen Zustands des Mars – mit seiner dünnen Atmosphäre und dem Fehlen von Niederschlägen – konnten die von ihnen hinterlassenen Biosignaturen (d. h. Spuren von frei löslichen Metallen) im Mars-Regolith erhalten bleiben. Diese Biosignaturen könnten daher durch anstehende Probenrückgabe-Missionen, wie z März 2020 Rover.
Biotransformierter synthetischer Mars-Regolith nach der Kultivierung von Metallosphaera sedula. Bildnachweis: Tetyana Milojevic
Diese Studie weist nicht nur den Weg zu möglichen Hinweisen auf vergangenes Leben auf dem Mars, sondern ist auch für die Jagd nach Leben auf anderen Planeten und Sternensystemen von Bedeutung. Wenn wir in Zukunft extrasolare Planeten direkt untersuchen können, werden Wissenschaftler wahrscheinlich nach Anzeichen von Biomineralien suchen. Unter anderem wären diese „Fingerabdrücke“ ein starker Indikator für die Existenz außerirdischen Lebens (in Vergangenheit oder Gegenwart).
Studien zu extremen Lebensformen und deren Rolle in der geologischen Geschichte des Mars und anderer Planeten sind ebenfalls hilfreich, um unser Verständnis der Entstehung des Lebens im frühen Sonnensystem zu verbessern. Auch auf der Erde spielten extreme Bakterien eine wichtige Rolle bei der Umwandlung der Urerde in eine bewohnbare Umgebung und spielen heute eine wichtige Rolle in geologischen Prozessen.
Nicht zuletzt könnten solche Studien auch den Weg für das Biomining ebnen, eine Technik, bei der Bakterienstämme Metalle aus Erzen extrahieren. Ein solches Verfahren könnte zur Erforschung des Weltraums und zur Ressourcenausbeutung verwendet werden, bei der Bakterienkolonien ausgesandt werden, um Asteroiden, Meteore und andere Himmelskörper abzubauen.
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