De extreem zoute, erg koude en bijna zuurstofvrije omgeving onder de permafrost van Lost Hammer Spring in het Hoge Noordpoolgebied van Canada lijkt het meest op bepaalde gebieden op Mars. Dus als je meer wilt weten over de soorten levensvormen die ooit hadden kunnen bestaan ​​- of nog steeds kunnen bestaan ​​- op Mars, dan is dit een goede plek om te kijken. Na veel zoeken onder extreem moeilijke omstandigheden, hebben onderzoekers van McGill University microben gevonden die nog nooit eerder zijn geïdentificeerd. Bovendien hebben ze door het gebruik van state-of-the-art genomische technieken inzicht gekregen in hun metabolisme.

In een recent artikel in The ISME Journal , tonen de wetenschappers voor het eerst aan dat microbiële gemeenschappen die leven in het hoge noordpoolgebied van Canada, in omstandigheden die analoog zijn aan die op Mars, kunnen overleven door het eten en inademen van eenvoudige anorganische verbindingen van een soort die zijn gedetecteerd op Mars (zoals methaan , sulfide, sulfaat, koolmonoxide en kooldioxide). Deze ontdekking is zo overtuigend dat monsters van de Lost Hammer-oppervlaktesedimenten werden geselecteerd door de European Space Agency om de levensdetectiemogelijkheden te testen van de instrumenten die ze van plan zijn te gebruiken bij de volgende ExoMars-missie.

Een blauwdruk ontwikkelen voor leven op Mars

Lost Hammer Spring, in Nunavut in het Hoge Noordpoolgebied van Canada, is een van de koudste en zoutste terrestrische bronnen die tot nu toe zijn ontdekt. Het water dat door 600 meter permafrost naar het oppervlak stroomt, is extreem zout (~24% zoutgehalte), permanent bij temperaturen onder het vriespunt (~-5 °C) en bevat bijna geen zuurstof (<1ppm opgeloste zuurstof). De zeer hoge zoutconcentraties zorgen ervoor dat de Lost Hammer-bron niet bevriest, waardoor een vloeibaar waterhabitat behouden blijft, zelfs bij temperaturen onder het vriespunt. Deze omstandigheden zijn analoog aan die in bepaalde gebieden op Mars, waar wijdverbreide zoutafzettingen en mogelijke koude zoutbronnen zijn waargenomen. En hoewel eerdere studies aanwijzingen hebben gevonden voor microben in dit soort Mars-achtige omgeving, is dit een van de weinige studies waarin microben levend en actief zijn gevonden

Om inzicht te krijgen in het soort levensvormen dat op Mars zou kunnen bestaan, heeft een onderzoeksteam van McGill University, geleid door Lyle Whyte van het Department of Natural Resource Sciences, geavanceerde genomische hulpmiddelen en eencellige microbiologische methoden gebruikt om identificeren en karakteriseren van een roman, en nog belangrijker, een actieve microbiële gemeenschap in deze unieke lente. Het vinden van de microben en het vervolgens sequencen van hun DNA en mRNA was geen gemakkelijke taak.

Er is een ongewone levensvorm nodig om te overleven in moeilijke omstandigheden

"Het duurde een paar jaar om met het sediment te werken voordat we met succes actieve microbiële gemeenschappen konden detecteren", legt Elisse Magnuson, een Ph.D. student in Whyte's lab, en de eerste auteur van het papier. "De zoutheid van de omgeving verstoort zowel de extractie als de sequentiebepaling van de microben, dus toen we bewijs van actieve microbiële gemeenschappen konden vinden, was het een zeer bevredigende ervaring."

Het team isoleerde en sequeneerde DNA uit de lentegemeenschap, waardoor ze genomen konden reconstrueren van ongeveer 110 micro-organismen, waarvan de meeste nog nooit eerder zijn gezien. Dankzij deze genomen kon het team bepalen hoe dergelijke wezens overleven en gedijen in deze unieke extreme omgeving, en fungeerden ze als blauwdrukken voor potentiële levensvormen in vergelijkbare omgevingen. Door middel van mRNA-sequencing was het team in staat om actieve genen in de genomen te identificeren en in wezen enkele zeer ongebruikelijke microben te identificeren die actief metaboliseren in de extreme lenteomgeving.

Geen organisch materiaal nodig om het leven te ondersteunen

"De microben die we bij Lost Hammer Spring hebben gevonden en beschreven, zijn verrassend, omdat ze, in tegenstelling tot andere micro-organismen, niet afhankelijk zijn van organisch materiaal of zuurstof om te leven", voegt Whyte toe. "In plaats daarvan overleven ze door het eten en inademen van eenvoudige anorganische verbindingen zoals methaan, sulfiden, sulfaat, koolmonoxide en kooldioxide, die allemaal op Mars worden gevonden. Ze kunnen ook koolstofdioxide en stikstofgassen uit de atmosfeer fixeren, die allemaal maakt ze zeer geschikt om zowel te overleven als te gedijen in zeer extreme omgevingen op aarde en daarbuiten."

De volgende stappen in het onderzoek zijn het kweken en verder karakteriseren van de meest voorkomende en actieve leden van dit vreemde microbiële ecosysteem, om beter te begrijpen waarom en hoe ze gedijen in de zeer koude, zoute modder van de Lost Hammer Spring. De onderzoekers hopen dat dit op zijn beurt zal helpen bij de interpretatie van de opwindende maar raadselachtige zwavel- en koolstofisotopen die zeer recent werden verkregen van de NASA Curiosity Rover in de Gale Crater op Mars. + Verder verkennen

Astrofysici onderzoeken de mogelijkheid van leven onder het oppervlak van Mars