De overlevingstrucs van microben die bekend staan ​​als hypolithische cyanobacteriën, die worden gevonden onder kwartsrotsen in de woestijnen van de aarde, zou kunnen wijzen op hoe microbieel leven op Mars kan leven, zeggen onderzoekers.

Er beweegt niets in de McMurdo Dry Valleys van Antarctica. De felle zon brandt op de rotsachtige troggen die zich nestelen tussen met sneeuw bedekte bergen. Een voetafdruk kan tientallen jaren meegaan omdat het nooit regent in deze valleien. Het is een van de meest onherbergzame plekken op aarde, toch zou het het geheim van het leven op andere planeten kunnen bevatten.

"Het oppervlak van Mars is een extreem, koude woestijn, en dus is een eerste stap om sporen van vroeger of heden leven op Mars te identificeren, te identificeren wat we weten dat in vergelijkbare omgevingen hier op aarde leeft, "Steve wijst, een professor in milieustudies en directeur van de wetenschap aan het Yale-US College in Singapore, vertelt Astrobiology Magazine. "Een van de beste analogen is de McMurdo Dry Valleys van Antarctica."

Onder de kwartsrotsen die deze valleien bezaaien, kleine gemeenschappen van bacteriën leven voort. Deze cyanobacteriën, die in staat zijn zonlicht om te zetten in energie, worden hypolieten genoemd en hebben zich aangepast aan omstandigheden die te streng zijn voor de meeste andere organismen. Bekend als extremofielen, deze bacteriën schetsen de uiterste grenzen waar het leven kan bestaan ​​en zijn te vinden in woestijnen over de hele wereld.

In een paper dat vorig jaar werd gepubliceerd in het tijdschrift Frontiers of Microbiology, Pointing en zijn collega's bemonsterden hypolithische cyanobacteriën uit woestijnen op elk van de continenten van de wereld. Ze ontdekten dat de omstandigheden in de woestijn zo variabel zijn dat bepaalde geslachten van cyanobacteriën in sommige woestijnen gedijen, maar niet bij anderen. Sommige woestijnen, bijvoorbeeld, heb zeldzame, extreme regenval, terwijl anderen een consistente nachtelijke mist hebben die water in de ecosystemen introduceert.

Hypolithische cyanobacteriën bezetten een niche in woestijnecosystemen. Het kwartsgesteente waar ze onder leven laat licht binnen, maar beschermt ze tegen ultraviolet. Omdat ze fotosynthetiseren, deze kleine groene bacteriën zijn een belangrijke bron van biomassa in woestijnen, waardoor ze de basis vormen van de voedselketen van het ecosysteem.

"Als we kunnen begrijpen hoe deze hypolithische gemeenschappen overleven in deze barre omgevingen, het kan een beeld geven van hoe waarschijnlijk het is dat we leven op andere planeten kunnen detecteren, " zegt Donnabella Lacap-Bugler, een microbioloog aan de Auckland University of Technology in Nieuw-Zeeland en hoofdauteur van het papier.

Van de verzengende hitte van de Death Valley in de Verenigde Staten tot de ijskoude delen van Antarctica, het team verzamelde in totaal 64 hypolithische gemeenschappen om te zien of hun samenstelling verschilde tussen woestijnen - en dat deden ze.

"Hoewel cyanobacteriën alomtegenwoordig zijn in de hypolithische gemeenschappen in verschillende woestijnen, er zijn geslachten die dominanter zijn dan andere, "zegt Lacap-Bugler. "Koude woestijnen zoals de Antarctische en Tibetaanse woestijnen hebben de neiging om een ​​grotere overvloed aan filamenteuze cyanobacteriën te hebben, genaamd Phormidium."

Phormidium is een soort cyanobacteriën die, onder een microscoop, eruitziet als korte spaghettislierten en die in staat is habitats te exploiteren die wisselen tussen korte perioden die gunstig zijn voor de groei, en droge perioden die hen in een inactieve toestand brengen, net als winterslaap, totdat de volgende groeifase begint. Phormidium doet het goed in plaatsen zoals de McMurdo Dry Valleys, waar lang, droge perioden van extreme kou worden gevolgd door warmere fasen van spoelwater van smeltend ijs.

In hete woestijnen, Hoewel, Chroococcidiopsis komt vaker voor, zegt Lacap-Bugler. Deze fotosynthetiserende bacterie lijkt op een klein spruitje, en in een gemeenschap, ze clusteren samen in klonterige groene ballen. Chroococcidiopsis overleeft de bakhitte van hete woestijnen door waterabsorberende moleculen af ​​te scheiden die de cellen bekleden als een manier om vocht vast te houden.

"Dit is de reden waarom Chroococcidiopsis gedijt in woestijnen waar mist of andere kleine maar regelmatige vochtinbreng typisch is, ' zegt Wijzen.

Hoewel deze bacteriën geschikt zijn voor hete woestijnen op aarde, ze zijn de betere analoog voor leven op Mars, Wijzen zegt. Mars kan erg koud zijn, maar het mist een gemagnetiseerde atmosfeer om de aanval van zonnestraling af te weren. De strategie van Chroococcidiopsis om vocht vast te houden, beschermt het ook tegen hoge stralingsniveaus.

"Dit zou een absolute noodzaak zijn op het oppervlak van Mars, aangezien de stralingsniveaus hoog zijn, " hij zegt.

De volgende stap in dit onderzoek is om het volledige genoom van deze cyanobacteriëngemeenschappen te sequensen om licht te werpen op de unieke genen die hen in staat stellen te overleven in dergelijke extreme omgevingen. Pointing zegt dat het interessant zou zijn om te weten hoeveel foto-autotrofe soorten (die energie kunnen opwekken uit zonlicht) nodig zijn om een ​​onafhankelijke, extreme woestijngemeenschap. Dat zou ons vertellen hoe biologie de ontwikkeling van leven op andere werelden beperkt.