Onderzoekers demonstreren voor het eerst het potentieel van bestaande technologie om het leven op Mars en andere planeten direct te detecteren en te karakteriseren. De studie, gepubliceerd in Grenzen in de microbiologie , gebruikte geminiaturiseerde wetenschappelijke instrumenten en nieuwe microbiologische technieken om micro-organismen te identificeren en te onderzoeken in het Canadese hoge Noordpoolgebied - een van de dichtste analogen van Mars op aarde. Door vertragingen te vermijden die gepaard gaan met het terugsturen van monsters naar een laboratorium voor analyse, de methodologie zou ook op aarde kunnen worden gebruikt om ziekteverwekkers te detecteren en te identificeren tijdens epidemieën in afgelegen gebieden.

"De zoektocht naar leven is een belangrijk aandachtspunt van planetaire verkenning, maar er is sinds de jaren 70 geen instrumentatie voor directe levensdetectie op een missie geweest, tijdens de Viking-missies naar Mars, " legt dr. Jacqueline Goordial uit, een van de auteurs van de studie. "We wilden een proof-of-concept laten zien dat microbieel leven direct kan worden gedetecteerd en geïdentificeerd met behulp van zeer draagbare, laag gewicht, en energiezuinige gereedschappen."

Momenteel, de meeste instrumenten op astrobiologische missies zoeken naar bewoonbare omstandigheden, kleine organische moleculen en andere "biosignaturen" die over het algemeen niet zouden kunnen worden gevormd zonder leven. Echter, deze leveren slechts indirect bewijs van leven. Bovendien, huidige instrumenten zijn relatief groot en zwaar met een hoge energiebehoefte. Dit maakt ze ongeschikt voor missies naar Europa en Enceladus - manen van Jupiter en Saturnus die, samen met Mars, zijn de belangrijkste doelen in de zoektocht naar leven in ons zonnestelsel.

Dr Goordial, samen met professor Lyle Whyte en andere wetenschappers van de Canadese McGill University, een andere aanpak:het gebruik van meerdere, miniatuurinstrumenten om het leven direct te detecteren en te analyseren. Door bestaande goedkope en lichtgewicht technologie op nieuwe manieren te gebruiken, het team creëerde een modulair "levensdetectieplatform" dat micro-organismen uit bodemmonsters kan kweken, microbiële activiteit beoordelen, en sequentie DNA en RNA.

Om het leven op Mars op te sporen en te karakteriseren, Europa en Enceladus, het platform zou moeten werken in omgevingen met extreem koude temperaturen. Het team testte het daarom op een afgelegen locatie in een nauwe analoog op aarde:poolgebieden.

"Mars is een erg koude en droge planeet, met een permafrost-terrein dat veel lijkt op wat we vinden in het Canadese hoge Noordpoolgebied, ", zegt dr. Goordial. "Om deze reden, we kozen een locatie op ongeveer 900 km van de Noordpool als Mars-analoog om monsters te nemen en onze methoden te testen."

Met behulp van een draagbare, miniatuur DNA-sequencing-apparaat (Oxford Nanopore MiniON), de onderzoekers laten voor het eerst zien dat de tool niet alleen kan worden gebruikt voor het onderzoeken van omgevingsmonsters in extreme en afgelegen omgevingen, maar dat het kan worden gecombineerd met andere methoden om actief microbieel leven in het veld te detecteren. De onderzoekers waren in staat om extremofiele micro-organismen te isoleren die nog nooit eerder zijn gekweekt, microbiële activiteit detecteren, en sequentie-DNA van de actieve microben.

"Succesvolle detectie van nucleïnezuren in permafrostmonsters van Mars zou ondubbelzinnig bewijs leveren van leven op een andere wereld, ’ zegt professor Whyte.

"De aanwezigheid van DNA alleen zegt niet veel over de toestand van een organisme, het kan echter slapend of dood zijn, bijvoorbeeld, " voegt Dr Goordial toe. "Door de DNA-sequencer te gebruiken met de andere methodologie in ons platform, we waren in staat om eerst actief leven te vinden, en vervolgens het identificeren en het genomische potentieel ervan analyseren, dat is, de soorten functionele genen die het heeft."

Hoewel het team aantoonde dat een dergelijk platform theoretisch kan worden gebruikt om leven op andere planeten te detecteren, het is nog niet klaar voor een ruimtemissie. "Mensen moesten veel van de experimenten in deze studie uitvoeren, terwijl levensdetectiemissies op andere planeten robotachtig moeten zijn, " zegt Dr. Goordial. "De DNA-sequencer heeft ook een hogere nauwkeurigheid en duurzaamheid nodig om de lange tijdschalen te weerstaan ​​die nodig zijn voor planetaire missies."

Hoe dan ook, Dr. Goordial en haar team hopen dat deze studie als startpunt zal dienen voor de toekomstige ontwikkeling van hulpmiddelen voor het detecteren van levens.

Ondertussen, het platform heeft potentiële toepassingen hier op aarde. "De soorten analyses die door ons platform worden uitgevoerd, worden meestal uitgevoerd in het laboratorium, na verzending van monsters uit het veld. We laten zien dat microbiële ecologiestudies nu in realtime kunnen worden gedaan, direct ter plaatse, ook in extreme omgevingen zoals de Arctische en Antarctische wateren, ’ zegt dokter Goordial.

Dit kan handig zijn in afgelegen en moeilijk te bemonsteren gebieden, in gevallen waarin het terugbrengen van monsters naar het laboratorium hun samenstelling kan veranderen, en voor het in realtime verkrijgen van informatie - zoals het opsporen en identificeren van ziekteverwekkers tijdens epidemieën in afgelegen gebieden, of wanneer de omstandigheden snel veranderen.

En op een dag kan het inderdaad afdoende bewijs leveren voor leven buiten de aarde. "Er wordt gedacht dat verschillende planetaire lichamen bewoonbare omstandigheden hebben, het is een spannende tijd voor astrobiologie, ’ zegt dokter Goordial.