En unik prototype af mikrobielt liv designet på ægte Mars-materiale

Eksperimentel mikrobielt assisteret kemolitotrofi giver mulighed for at spore de formodede bioændringsprocesser i Marsskorpen. En undersøgelse af Noachian Mars breccia Northwest Africa (NWA) 7034, sammensat af ældgamle (ca. 4,5 Gyr gamle) skorpematerialer fra Mars har leveret en unik prototype af mikrobielt liv eksperimentelt designet på faktiske Mars-materiale. Som forskerne viser i det aktuelle nummer af Naturkommunikation Jord og miljø , denne livsform af et rent Mars-design er en rig kilde til Mars-relevante biosignaturer. Undersøgelsen blev ledet af Tetyana Milojevic, lederen af ​​Space Biochemistry-gruppen ved Universitetet i Wien.

Tidlig Mars betragtes som et miljø, hvor liv muligvis kunne have eksisteret. Der var et tidspunkt i Mars geologiske historie, hvor den kunne have lignet Jorden meget og rummede liv, som vi kender det. I modsætning til de nuværende forhold på Mars, flydende vandmasser, varmere temperatur og højere atmosfærisk tryk kunne have eksisteret i Mars' tidlige historie. Potentielle tidlige former for liv på Mars burde have været i stand til at hente energi fra uorganiske mineralkilder og omdanne CO ₂ til biomasse. Sådanne levende væsener er stenædende mikroorganismer kaldet "kemolitotrofer, " som er i stand til at omdanne stenenergi til livsenergi.

Mars klipper som energikilde for gamle livsformer

"Vi kan antage, at livsformer, der ligner kemolitotrofer, eksisterede der i de tidlige år af den røde planet, " siger astrobiolog Milojevic. Sporene af dette ældgamle liv (biosignaturer) kunne være blevet bevaret inden for de noachiske terræner med fugtrig gammel geologisk historie og mineralkilder, der kunne være blevet koloniseret af kemolitotrofer. For at kunne vurdere Mars-relevante biosignaturer korrekt, det er afgørende vigtigt at overveje kemolitotrofer i Mars-relevante mineralogiske omgivelser.

Et af de sjældne stykker Mars-klipper blev for nylig knust for at forestille sig livets egenskaber baseret på materialer fra Mars. Forskerne brugte den ægte Noachian Martian breccia Northwest Africa (NWA) 7034 (kaldet "Black Beauty") til at dyrke den ekstreme termoacidofile Metallosphaera sedula, en gammel indbygger af terrestriske termiske kilder. Denne breccierede regolitprøve repræsenterer den ældste kendte Mars-skorpe fra de gamle krystallisationsaldre (ca. 4,5 Ga).

Et eksemplar af "Black Beauty"

"Black Beauty er blandt de sjældneste stoffer på Jorden, en unik Mars-breccia dannet af stykker af Mars-skorpen (nogle af dem er dateret til 4,42 ± 0,07 milliarder år) og slynget ud for millioner år siden fra Mars-overfladen. Vi var nødt til at vælge en ret dristig tilgang til at knuse nogle få gram dyrebar Mars-sten for at genskabe det mulige udseende af Mars' tidligste og enkleste livsform, " siger Tetyana Milojevic, tilsvarende forfatter til undersøgelsen, om sonden, der blev leveret af kolleger fra Colorado, OS..

Som resultat, forskerne observerede, hvordan en mørk, Finkornet grundmasse af Black Beauty blev biotransformeret og brugt til at opbygge konstitutive dele af mikrobielle celler i form af biominerale aflejringer. Ved at bruge en omfattende værktøjskasse af banebrydende teknikker i samarbejde med det østrigske center for elektronmikroskopi og nanoanalyse i Graz, forskerne udforskede unikke mikrobielle interaktioner med den ægte Noachian Mars-breccia ned til nanoskala og atomopløsning. M. sedula, der lever på Mars skorpemateriale, producerede distinkte mineralogiske og metaboliske fingeraftryk, som kan give mulighed for at spore de formodede bioændringsprocesser i Mars-skorpen.

Analyse af metaboliske og mineralogiske fingeraftryk

"Vokset på Mars skorpemateriale, mikroben dannede en robust mineralkapsel sammensat af kompleksbundet jern, mangan og aluminiumfosfater. Bortset fra den massive belægning af celleoverfladen, vi har observeret intracellulær dannelse af krystallinske aflejringer af meget kompleks karakter (Fe, Mn oxider, blandede Mn-silikater). Disse er karakteristiske unikke træk ved vækst på Noachian Mars breccia, som vi ikke tidligere har observeret, da vi dyrkede denne mikrobe på terrestriske mineralkilder og en stenet kondritisk meteorit, " siger Milojevic, som for nylig modtog en ERC Consolidator Grant for sin forskning, der yderligere undersøger biogeniciteten af ​​materialer fra Mars.

De observerede mangefacetterede og komplekse biomineraliseringsmønstre af M. sedula dyrket på Black Beauty afslørede de rige, forskellig mineralogi og multimetallisk karakter af denne gamle Mars-meteorit. De unikke biomineraliseringsmønstre af Black Beauty-dyrkede celler fra M. sedula understreger vigtigheden af ​​eksperimenter på ægte Mars-materialer til Mars-relevante astrobiologiske undersøgelser. "Astrobiologisk forskning i Black Beauty og andre lignende prøver kan levere uvurderlig viden til analyse af returnerede Mars-prøver for at vurdere deres potentielle biogenicitet, " slutter Milojevic.