Ørkenboende bakterier giver spor til beboelighed på mars

De overlevelsestricks, der blev vedtaget af mikrober kendt som hypolitiske cyanobakterier, som findes under kvartssten i Jordens ørkener, kunne pege på, hvordan mikrobielt liv på Mars kan leve, siger forskere.

Intet bevæger sig i McMurdo Dry Valleys i Antarktis. Den grelle sol slår ned på de stenede trug, der putter sig mellem sneklædte bjerge. Et fodaftryk kan vare i årtier, fordi det aldrig regner i disse dale. Det er et af de mest ugæstfrie steder på Jorden, men det kunne rumme hemmeligheden bag liv på andre planeter.

"Mars overflade er en ekstrem, kold ørken, og så et første skridt i forsøget på at identificere spor af tidligere eller nuværende liv på Mars er at identificere, hvad vi ved lever i lignende miljøer her på Jorden, "Steve peger, en professor i miljøstudier og direktør for videnskab ved Yale–US College i Singapore, fortæller Astrobiology Magazine. "En af de bedste analoger er McMurdo Dry Valleys of Antarctica."

Under kvartsklipperne, der dækker disse dale, små samfund af bakterier lever op. Disse cyanobakterier, som er i stand til at omdanne sollys til energi, kaldes hypolitter og har tilpasset sig forhold, der er for barske for de fleste andre organismer. Kendt som ekstremofiler, disse bakterier skitserer de ydre grænser, ved hvilke liv kan eksistere og findes i ørkener rundt om i verden.

I et papir offentliggjort sidste år i tidsskriftet Frontiers of Microbiology, Pointing og hans kolleger prøvede hypolitiske cyanobakterier fra ørkener på hver af klodens kontinenter. De fandt ud af, at ørkenforholdene er variable nok til, at visse slægter af cyanobakterier blomstrer i nogle ørkener, men ikke i andre. Nogle ørkener, for eksempel, har sjældne, ekstrem nedbør, mens andre har konsekvent natten over tåge, der introducerer vand i økosystemerne.

Hypolitiske cyanobakterier indtager en niche i ørkenøkosystemer. Den kvartssten, de lever under, slipper lys ind, men beskytter dem mod ultraviolet. Fordi de fotosyntetiserer, disse små grønne bakterier er en vigtig kilde til biomasse i ørkener, gør dem til grundlaget for økosystemets fødekæde.

"Hvis vi kan forstå, hvordan disse hypolitiske samfund overlever i disse barske miljøer, det kan give et overblik over, hvor sandsynligt vi kan opdage liv på andre planeter, " siger Donnabella Lacap-Bugler, en mikrobiolog ved Auckland University of Technology i New Zealand og hovedforfatter på papiret.

Fra den brændende varme i Death Valley i USA til de frysende områder af Antarktis, holdet samlede i alt 64 hypolitiske samfund for at se, om deres sammensætning var forskellig mellem ørkener – og det gjorde de.

"Selvom cyanobakterier er allestedsnærværende i de hypolitiske samfund i forskellige ørkener, der er slægter, der er mere dominerende end andre, " siger Lacap-Bugler. "Kolde ørkener som Antarktis og Tibetanske ørkener vil have en tendens til at have en større overflod af filamentøse cyanobakterier, kaldet Phormidium."

Phormidium er en type cyanobakterier, som under et mikroskop, ligner korte tråde af spaghetti og som er i stand til at udnytte levesteder, der kredser mellem korte perioder, der er gunstige for vækst, og tørre perioder, der sender dem i en inaktiv tilstand, meget som dvale, indtil næste vækstfase begynder. Phormidium klarer sig godt på steder som McMurdo Dry Valleys, hvor længe, tørre perioder med ekstrem kulde efterfølges af varmere faser af skyllevand fra issmeltning.

I varme ørkener, selvom, Chroococcidiopsis er mere rigeligt, siger Lacap-Bugler. Denne fotosyntesebakterie ligner en lille rosenkål, og i et fællesskab, de klumper sig sammen i klumpet grønne kugler. Chroococcidiopsis overlever bagevarmen fra varme ørkener ved at udskille vandabsorberende molekyler, der beklæder dens celler som en måde at hænge på fugt.

"Det er grunden til, at Chroococcidiopsis trives i ørkener, hvor tåge eller andre små, men regelmæssige fugttilførsler er typiske, "Peger siger.

Selvom disse bakterier er velegnede til varme ørkener på jorden, de er den bedre analog for liv på Mars, Peger siger. Mars kan være meget kold, men det mangler en magnetiseret atmosfære til at afvise angrebet af solstråling. Chroococcidiopsis' strategi for at bevare fugt beskytter den også mod høje niveauer af stråling.

"Dette ville være en absolut nødvendighed på Mars' overflade, da strålingsniveauerne er høje, " han siger.

Det næste trin i denne forskning er at sekventere hele genomet af disse cyanobakteriesamfund for at kaste lys over de unikke gener, der gør dem i stand til at overleve i sådanne ekstreme miljøer. Pointing siger, at det ville være interessant at kende det mindste antal foto-autotrofe arter (dem, der kan skabe energi fra sollys), der er nødvendige for at danne en uafhængig, ekstremt ørkensamfund. Det ville fortælle os, hvordan biologi begrænser udviklingen af ​​liv på andre verdener.