Het detecteren van biomarkers in gletsjermeren op aarde zou de weg kunnen effenen voor astrobiologen om bewijs voor leven op andere werelden te detecteren, en ontrafelen ook de eigenschappen van de omgevingen waarin dat leven leefde.

Hoog in het Andesgebergte in Chili, meedogenloze ultraviolette (UV) straling blaast de voedselarme wateren van Laguna Negra en Lo Encañado op, twee meren gevoed door snel smeltende gletsjers. In deze vijandige en afgelegen omgeving, onderzoekers testen levensdetectietechnologie om te zien of we het op andere planeten kunnen gebruiken.

Het begrijpen van deze merenstelsels zal wetenschappers helpen om biomarkers in oude meren, zowel op aarde als op andere planeten, te interpreteren. Hoewel de organismen zelf al lang dood zijn, de sporen en geschiedenis van hun dood zijn gecodeerd in de biomoleculen die de sedimenten van de meren bevuilen.

De implicaties van deze biomoleculen reiken tot ver buiten de grenzen van deze meren:ze zouden wetenschappers kunnen helpen om de evolutionaire geschiedenis van buitenaards leven na te bootsen. De bevindingen van de wetenschappers werden beschreven in een recent artikel in Astrobiology.

"Zodra een microbe sterft, verschillende fysiochemische factoren – zoals vochtigheid, temperatuur, zuurstof, of de aanwezigheid van metalen - de afbraak of chemische wijziging van de structuren en moleculaire componenten beïnvloeden, " zegt hoofdauteur Victor Parro, gevestigd in het Centro de Astrobiología, in Madrid, Spanje.

Bepaalde biomarkers zijn kenmerkend voor bepaalde groepen microben en zelfs voor bepaalde stofwisselingsprocessen, hij zegt. "Uit deze informatie is het mogelijk om af te leiden hoe de omgeving waarin ze zich ontwikkelden was."

kratermeren

In de Andes, dit kan ons iets vertellen over het paleoklimaat van de bergen en hun snel ontdooiende gletsjers. Maar het zou mogelijk de geochemische en atmosferische geschiedenissen van andere werelden kunnen ontrafelen, zoals Mars en Saturnusmaan Titan.

"Deze meren op grote hoogte in het Andesgebergte zijn interessant voor astrobiologie omdat ze worden blootgesteld aan hoge niveaus van ultraviolette straling, " zegt Lewis Dartnell, een astrobioloog aan de Universiteit van Westminster, in Londen, die niet bij het onderzoek betrokken was. "Begrijpen hoe microbieel leven in het meer omgaat met deze UV-niveaus is belangrijk voor het zoeken naar leven buiten de aarde - op Mars, bijvoorbeeld, waar vermoedelijk ooit kratermeren zijn geweest, maar ook zeer hoge UV-niveaus. "

De onderzoekers gebruikten een Life Detector Chip (LDChip) om op deze fragmenten van leven te jagen. Een LDChip is een biosensor die de aanwezigheid van leven (recent of oud) kan detecteren uit eiwitfragmenten en andere biomoleculen.

"Een LDChip heeft geen hele levende microben nodig, het heeft alleen biologisch materiaal nodig, of het nu levend of dood is, recent of oud, vrij of als onderdeel van grote polymeren of zelfs organo-minerale deeltjes [die minerale bijproducten van het leven zijn], ", zegt Parro. De chip heeft tussen de vier en tien aminozuren nodig om het eiwit of de familie van eiwitten te identificeren waar de aminozuren vandaan komen.

Testen op leven in situ

De LDChip is de kern van de Spaanse Signs Of Life Detector (SOLID), een instrument dat tot twee gram vast gesteente kan liquideren, aarde of ijs, die vervolgens kunnen worden gescreend op biopolymeren.

belangrijk, vooral wanneer bekeken door de lens van astrobiologie, het kan testen op leven in situ.

Onderzoekers kunnen deze extreme omgevingen beschouwen als proxy's voor de afgelegen en barre omstandigheden op andere planeten, waardoor ze hun theorieën en technologieën op aarde kunnen testen. Astrobiologen zien Laguna Negra vaak als een vervanging voor de meren van Titan.

Water begrijpen, gletsjers en ijs vormen een fundamenteel onderdeel van de astrobiologie. "IJs en gletsjers waren en zijn gebruikelijk in andere planetaire lichamen, zoals Mars, en ze moeten een cruciale rol hebben gespeeld in de hydrogeologie van die planeten, de vorming en het gedrag van oude meren, evenals in de ontwikkeling en evolutie van potentiële Mars-microbiologie, ' zegt Parro.

In hun studie hebben Parro's team onderzocht de ondiepe sedimenten van de meren. Ze meldden de aanwezigheid van sulfaatreducerende bacteriën, methanogene (methaanproducerende) archaea, en exopolymere stoffen (polymeren, zoals biofilms, uitgescheiden door organismen) van Gammaproteobacteria.

Teken van leven

Don Cowan, een professor in microbiële ecologie aan de Universiteit van Pretoria, in Zuid Afrika, zegt dat hun aanwezigheid niet verrassend is en "precies wat je zou verwachten in een gletsjermeersediment".

Gevraagd of het significante biomarkers waren, hij zegt:"Alles is belangrijk, in algemene zin, in die identificatie van een van deze biomarkers (die voorbeelden zijn van vele mogelijke biomarkers) in een 'astrobiologisch' monster, zoals van Mars, zou definitief bewijs van leven zijn."

Een bibliotheek met biomarkers is de volgende stap in Parro's onderzoek. "We hebben verder onderzoek en begrip nodig van welke biomarkers we kunnen verwachten in verschillende planetaire omgevingen, "zegt hij. Dit houdt in dat de meest universele worden geïdentificeerd, ontdekken hoe ze worden bewaard en hoe ze reageren op straling en andere omgevingsomstandigheden, en vervolgens die informatie gebruiken om hun tests voor de aanwezigheid van leven aan te scherpen.

Het eindspel is om het SOLID-instrument met zijn LDChip op extraplanetaire missies te zien om te testen op biomarkers of om astronauten te helpen bij het detecteren van biologisch gevaar. Tot dan, de onderzoekers zijn van plan het in zoveel mogelijk terrestrische omgevingen in te zetten, van extreme omgevingen tot de veterinaire sector, zegt Parro.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan NASA's Astrobiology Magazine. Verken de aarde en daarbuiten op www.astrobio.net.