Hvordan stratosfærisk liv lærer os om muligheden for ekstremt liv på andre verdener

Tilstedeværelsen af ​​mikrobielt liv i Jordens stratosfære åbner ikke kun en ny arena, hvor man kan studere ekstremofiler, men øger rækken af ​​mulige miljøer, hvor vi kan finde liv på andre planeter. Dette er konklusionen i en ny undersøgelse, der opsummerer, hvad vi ved om stratosfærisk liv indtil videre.

Stratosfæren er den atmosfæriske zone, der ligger direkte over den dynamiske troposfære, hvor vi bor, men det er mest et mysterium, når det kommer til det liv, der findes der.

Du er måske ikke klar over det, når du stirrer ud af et flyvindue (vi flyver gennem de laveste niveauer af stratosfæren, når vi krydser over 35, 000 fod), men der er alle slags mikroorganismer derude, ifølge professor Shiladitya DasSarma, som er mikrobiolog ved University of Maryland School of Medicine, USA , og en medforfatter på det nye studie, som er publiceret i tidsskriftet Current Opinion in Microbiology.

"Generelt, folk tænker ikke på, at mikrober er luftbårne, " siger han til Astrobiology Magazine. "Men der er et ordsprog inden for mikrobiologi:Alt er overalt."

Imidlertid, der er "meget få undersøgelser på nuværende tidspunkt", der ser på det atmosfæriske biom. En del af problemet er, at der er en lav tæthed af celler i en stor mængde luft. Men når man ser på det globalt, tallene er signifikante:1021 er det aktuelle skøn for antallet af celler, der årligt løftes op i atmosfæren.

Stadig, det involverede rum er enormt:"Når du taler om hele atmosfæren på en planet, hvordan laver man en undersøgelse af det?" spørger Priya DasSarma, en forsker også fra University of Maryland og undersøgelsens hovedforfatter. Hun foreslår, at det skulle være en fællesskabsøvelse med en lang tidslinje, hvilket til sidst ville resultere i, hvad hun kalder et 'Atlas of Stratospheric Microbes'.

"Et program som det ville være utroligt produktivt og interessant og umagen værd, " hun siger, ikke kun for hvad det kunne fortælle os om livet på Jorden, men også hvordan celler kunne overleve og endda tilpasse sig livet på andre planeter. Det har konsekvenser, når det kommer til planetarisk beskyttelse (ikke at udsætte andre planeter for terrestriske bakterier), og til astrobiologi mere generelt.

"Når vi måler reaktionen af ​​jordlevende liv i ekstreme miljøer på Jorden, vi kan lære mere om beboelighed på tværs af solsystemet og hvor vi kan forfine søgen efter liv andre steder, " siger Dr. David J. Smith, en senior mikrobiolog i Space Biosciences Division ved NASAs Ames Research Center.

Ekstremt miljø

Forholdene i stratosfæren er brutale – det er en tør, kold, hypobarisk (dvs. lavt tryk), ultraviolet-gennemblødt miljø, derfor fungerer det som en passende analog til livet på andre verdener med lignende forhold.

"Temperaturerne, UV og tørhed ligner Mars, så det er en fantastisk proxy, " siger Shiladitya DasSarma. Ikke desto mindre, livet består. Bakterier og svampe dør normalt i denne form for miljø, men dem, der overlever, gør det via nogle få strategier. For eksempel, at danne sporer er en gennemprøvet måde at beskytte genetisk materiale på.

Alligevel har selv ikke-sporedannende ekstremofiler mekanismer til at beskytte sig selv. "Der er en bred vifte af stress-overlevelsesmekanismer, " siger Shiladitya DasSarma. "Til UV, en række [ekstremofiler] har DNA-skade-reparationsmekanismer. Andre har yderligere, mere stille metoder, som ekstreme halofiler, der kan overleve situationer med meget lavt vand, fordi deres proteiner er designet til at holde på den lille mængde vand, der er til stede."

Forurener andre verdener

Hvis livet kan overleve forholdene i stratosfæren, måske kan livet også overleve i rummet. Når det kommer til mikrober, der blaffer på interplanetariske rumfartøjer, det bliver stadig vigtigere, at vi ved, hvilke af disse bakterier, arkæer eller svampe kan overleve, da vi ved fra stratosfæreundersøgelserne, at kolde temperaturer, UV-stråling og andre faktorer vil ikke dræbe hver eneste celle.

I øjeblikket, rumorganisationer inklusive NASA har mandat til ikke at udsætte andre planeter for Jordens mikrofauna, så der tages forholdsregler, før landere affyres. I de fleste tilfælde er der sandsynligvis ikke meget, der vil forblive i live, efter at et rumfartøj er blevet overhældt med kosmiske stråler. Imidlertid, vi ved af erfaring, hvor hårdføre invasive arter på Jorden kan være – der er en grund til, at livet er "overalt" på Jorden.

"Vi ved, at Mars er en støvet planet, og rumfartøjer belagt med støv kan skygge for nogle mikrobielle blaffere, " siger Smith, som udgav et papir i 2017, der undersøgte denne idé. "Også, en del af biobyrden [mængden af ​​mikrober, der overlever på rumfartøjer] er indlejret dybt inde i rumfartøjets hardware, hvor de er beskyttet mod stråling, væsentligt at reducere eller helt eliminere virkningerne af UV." Med kun minimal beskyttelse, mikrober kan bruge de samme strategier, som giver dem mulighed for at overleve i stratosfæren – som DNA-reparation af UV-skader, eller vandlagring – for at holde sig i live langt fra Jorden.

Det er vigtigt at huske på, at overlevelse ikke nødvendigvis betyder at trives. Bare fordi en organisme gør det, sige, Mars, betyder ikke, at det vil være levedygtigt og reproducere. Det er derfor at vide mere om ekstremofiler, især dem i Jordens stratosfære, er nøglen.

Omvendt på et tidspunkt vil vi måske faktisk have nogle af disse mikroorganismer til at trives, because good bacteria are going to be important partners for us when we set up human colonies. "If we want to go to Mars and inhabit it, we are going to want to bring whatever microbes and macrobes [i.e. larger lifeforms] with us that we need to survive there, " says Priya DasSarma. "But we don't want to bring anything that contaminates or destroys the environment that we're going to."

Knowing how and why tough organisms persist in the stratosphere above our heads will be important when it comes to protecting planets that we explore in the short term. I mellemtiden looking farther into the future, those same extreme lifeforms could eventually help us to survive on other worlds as we expand out into the galaxy.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra NASAs Astrobiology Magazine. Udforsk Jorden og videre på www.astrobio.net.