Oude bacteriën kunnen op de loer liggen onder het oppervlak van Mars

Oude bacteriën kunnen op de loer liggen onder het oppervlak van Mars

Deinococcus radiodurans (liefkozend bekend als „Conan the Bacterium“) is bijzonder geschikt om de barre omgeving van Mars te overleven. In experimenten overleefde het astronomische hoeveelheden straling in de ijskoude, droge omgeving. Krediet: Michael J. Daly/USU

In een eerste-van-zijn-soort studie ontdekte een onderzoeksteam, waaronder Brian Hoffman en Ajay Sharma van de Northwestern University, dat oude bacteriën veel langer dicht bij het oppervlak op Mars konden overleven dan eerder werd aangenomen. En – wanneer de bacteriën worden begraven en dus worden beschermd tegen galactische kosmische straling en zonneprotonen – kunnen ze veel langer overleven. Dus, wanneer de eerste monsters van Mars naar de aarde terugkeren, moeten wetenschappers uitkijken naar oude slapende bacteriën.

Deze bevindingen versterken de mogelijkheid dat als het leven ooit op Mars zou evolueren, zijn biologische overblijfselen zouden kunnen worden onthuld in toekomstige missies, waaronder ExoMars (Rosalind Franklin rover) en de Mars Life Explorer, die boren zal vervoeren om materialen te extraheren van 2 meter onder het oppervlak.

En omdat de wetenschappers bewezen hebben dat bepaalde bacteriestammen kunnen overleven ondanks de barre omgeving van Mars, kunnen toekomstige astronauten en ruimtetoeristen Mars onbedoeld besmetten met hun eigen liftende bacteriën.

De paper wordt dinsdag (25 oktober) gepubliceerd in het tijdschrift Astrobiologie.

„Onze modelorganismen dienen als proxy’s voor zowel voorwaartse besmetting van Mars als achterwaartse besmetting van de aarde, die beide moeten worden vermeden“, zegt Michael Daly, een professor in pathologie aan de Uniformed Services University of the Health Sciences (USU) en lid van de National Academies‘ Committee on Planetary Protection, die de studie leidde. „Belangrijk is dat deze bevindingen ook gevolgen hebben voor de biologische verdediging, omdat de dreiging van biologische agentia, zoals Anthrax, een punt van zorg blijft voor de militaire en binnenlandse verdediging.“

„We concludeerden dat terrestrische besmetting op Mars in wezen permanent zou zijn – over een tijdsbestek van duizenden jaren“, zegt Hoffman, een senior co-auteur van het onderzoek. „Dit zou de wetenschappelijke inspanningen om naar Marsleven te zoeken kunnen bemoeilijken. Evenzo, als microben zich op Mars zouden ontwikkelen, zouden ze in staat kunnen zijn om tot op de dag van vandaag te overleven. Dat betekent dat terugkerende Mars-monsters de aarde kunnen besmetten.“

Hoffman is de Charles E. en Emma H. ​​Morrison hoogleraar scheikunde en hoogleraar moleculaire biowetenschappen aan het Weinberg College of Arts and Sciences in Northwestern. Hij is ook lid van het Chemistry of Life Processes Institute.

Mars simuleren

De omgeving op Mars is hard en meedogenloos. De droge en vrieskoude omstandigheden, die gemiddeld -80 graden Fahrenheit (-63 graden Celsius) op de middelste breedtegraden bedragen, maken de Rode Planeet onherbergzaam voor het leven. Erger nog: Mars wordt ook voortdurend gebombardeerd door intense galactische kosmische straling en zonneprotonen.

Om te onderzoeken of leven in deze omstandigheden wel of niet zou kunnen overleven, bepaalden Daly, Hoffman en hun medewerkers eerst de overlevingslimieten van ioniserende straling van microbieel leven. Vervolgens stelden ze zes soorten aardbewonersbacteriën en -schimmels bloot aan een gesimuleerd Marsoppervlak – dat bevroren en droog is – en zapten ze met gammastralen of protonen (om straling in de ruimte na te bootsen).

Oude bacteriën kunnen op de loer liggen onder het oppervlak van Mars

Deinococcus radiodurans (liefkozend bekend als „Conan the Bacterium“) is bijzonder geschikt om de barre omgeving van Mars te overleven. In experimenten overleefde het astronomische hoeveelheden straling in de ijskoude, droge omgeving. Krediet: Michael J. Daly/USU

„Er is geen stromend water of significant water in de atmosfeer van Mars, dus cellen en sporen zouden uitdrogen,“ zei Hoffman. „Het is ook bekend dat de oppervlaktetemperatuur op Mars ongeveer gelijk is aan die van droogijs, dus het is inderdaad diepgevroren.“

Uiteindelijk hebben de onderzoekers vastgesteld dat sommige terrestrische micro-organismen mogelijk op Mars zouden kunnen overleven over geologische tijdschalen van honderden miljoenen jaren. In feite ontdekten de onderzoekers dat een robuuste microbe, Deinococcus radiodurans (liefkozend bekend als „Conan the Bacterium“), bijzonder geschikt is om de barre omstandigheden van Mars te overleven. In de nieuwe experimenten overleefde Conan the Bacterium astronomische hoeveelheden straling in de ijskoude, droge omgeving – veel langer dan Bacillus-sporen, die miljoenen jaren op aarde kunnen overleven.

Radicale straling

Om de effecten van straling te testen, heeft het team monsters blootgesteld aan grote doses gammastraling en protonen – typisch voor wat Mars in de nabije ondergrond ontvangt – en veel kleinere doses, die zouden optreden als een micro-organisme diep begraven zou zijn.

Vervolgens gebruikte het team van Hoffman in Northwestern een geavanceerde spectroscopietechniek om de accumulatie van mangaan-antioxidanten in de uitgestraalde cellen van de micro-organismen te meten. Volgens Hoffman correleert de grootte van de stralingsdosis die een micro-organisme of zijn sporen kan overleven met de hoeveelheid mangaan-antioxidanten die het bevat. Daarom betekent meer mangaan-antioxidanten meer weerstand tegen straling – en een betere overleving.

In eerdere studies ontdekten eerdere onderzoekers dat Conan the Bacterium, wanneer gesuspendeerd in vloeistof, 25.000 eenheden straling (of „grijs“) kan overleven, het equivalent van ongeveer 1,2 miljoen jaar net onder het oppervlak van Mars. Maar uit de nieuwe studie bleek dat wanneer de stevige bacterie wordt gedroogd, bevroren en diep begraven – wat typerend zou zijn voor een Marsomgeving – hij 140.000 grijze straling kan doorstaan. Deze dosis is 28.000 keer groter dan wat een mens zou doden.

Hoewel Conan de Bacterie maar een paar uur aan het oppervlak kon overleven terwijl hij in ultraviolet licht baadde, verbetert zijn levensduur dramatisch wanneer hij in de schaduw staat of zich direct onder het oppervlak van Mars bevindt. Begraven op slechts 10 centimeter onder het oppervlak van Mars, neemt de overlevingsperiode van Conan the Bacterium toe tot 1,5 miljoen jaar. En als hij 10 meter diep wordt begraven, kan de pompoenkleurige bacterie maar liefst 280 miljoen jaar overleven.

Op zoek naar toekomstige missies

Deze verbazingwekkende overlevingsprestatie is gedeeltelijk te danken aan de genomische structuur van de bacterie, vonden de onderzoekers. Al lang vermoed, ontdekten de onderzoekers dat de chromosomen en plasmiden van Conan the Bacterium aan elkaar zijn gekoppeld, waardoor ze perfect uitgelijnd blijven en klaar zijn voor reparatie na intense straling.

Dat betekent dat als een microbe, vergelijkbaar met Conan the Bacterium, evolueerde in een tijd dat er voor het laatst water op Mars stroomde, zijn levende overblijfselen nog steeds in de diepe ondergrond zouden kunnen sluimeren.

„Hoewel D. radiodurans begraven in de Mars-ondergrond de geschatte 2 tot 2,5 miljard jaar sinds het verdwijnen van stromend water op Mars niet konden overleven, worden dergelijke Mars-omgevingen regelmatig veranderd en gesmolten door meteorietinslagen,“ zei Daly. „We suggereren dat periodiek smelten intermitterende herbevolking en verspreiding mogelijk zou kunnen maken. En als er ooit leven op Mars heeft bestaan, zelfs als er nu geen levensvatbare levensvormen op Mars aanwezig zijn, zouden hun macromoleculen en virussen veel, veel langer overleven. Dat vergroot de kans dat, als leven dat ooit op Mars is geëvolueerd, zal dit tijdens toekomstige missies worden onthuld.“

De studie is getiteld „Effecten van uitdroging en bevriezing op de overlevingskansen van microbiële ioniserende straling: overwegingen voor de terugkeer van monsters naar Mars.“


Astrofysici onderzoeken de mogelijkheid van leven onder het oppervlak van Mars


Meer informatie:
Effecten van uitdroging en bevriezing op de overlevingskansen van microbiële ioniserende straling: overwegingen voor het retourneren van monsters op Mars, Astrobiologie (2022). DOI: 10.1089/ast.2022.0065

Geleverd door Northwestern University

Citaat: Oude bacteriën kunnen op de loer liggen onder het oppervlak van Mars (2022, 25 oktober) opgehaald op 25 oktober 2022 van https://phys.org/news/2022-10-ancient-bacteria-lurk-beneath-mars.html

Op dit document rust copyright. Afgezien van een eerlijke handel ten behoeve van eigen studie of onderzoek, mag niets worden gereproduceerd zonder schriftelijke toestemming. De inhoud wordt uitsluitend ter informatie verstrekt.

Kommentar verfassen

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert