Astrobiologen züchten einzigartige Mikroben auf echtem Marsgestein

Ein einzigartiger Prototyp von mikrobiellem Leben, gezüchtet auf echtem Marsgestein: Das Bild, aufgenommen mit einem Transmissionselektronenmikroskops, zeigt das inhomogene, robuste und grobkörnige Innere von M. sedula, das mit kristallinen Ablagerungen gefüllt ist. Copyright/Quelle: Tetyana Milojevic / Universität Wien
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Ein einzigartiger Prototyp von mikrobiellem Leben, gezüchtet auf echtem Marsgestein: Das Bild, aufgenommen mit einem Transmissionselektronenmikroskops, zeigt das inhomogene, robuste und grobkörnige Innere von M. sedula, das mit kristallinen Ablagerungen gefüllt ist. Copyright/Quelle: Tetyana Milojevic / Universität Wien

Ein einzigartiger Prototyp von mikrobiellem Leben, gezüchtet auf echtem Marsgestein: Das Bild, aufgenommen mit einem Transmissionselektronenmikroskops, zeigt das inhomogene, robuste und grobkörnige Innere von M. sedula, das mit kristallinen Ablagerungen gefüllt ist.
Copyright/Quelle: Tetyana Milojevic / Universität Wien

Wien (Österreich) – Während der Mars heute mehrheitlich als lebensfeindlich gilt, könnte der junge Mars wesentlich lebensfreundlicher und vielleicht sogar bewohnt gewesen sein. Um mehr über mögliche biologisch getriebene Prozesse in der Frühzeit des Roten Planeten zu erfahren, hat ein internationales Team einen experimentellen einzigartigen Prototyp von mikrobiellem Leben auf echtem Marsgestein entwickelt.

Wie die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler um die Astrobiologin Tetyana Milojevic von der Fakultät für Chemie der Universität Wien aktuell im Fachjournal “Nature Communications Earth and Environment” (DOI: 10.1038/s43247-021-00105-x) berichten, ist dieses Leben nach Mars-Design eine reichhaltige Quelle für marsrelevante Biosignaturen

“Es gibt Hinweise, dass das Leben auf dem Mars in der geologischen Vergangenheit einmal den Lebensbedingungen auf der damaligen Erde ähnelte und – im Gegensatz zu heute – Körper mit Flüssigwasser wärmere Temperaturen und ein höherer Atmosphärendruck existiert haben”, erläutert Milojevic. Mögliche frühe Lebensformen hätten die vorhandenen Ressourcen des Roten Planeten nutzen können, also z.B. Energie aus anorganischen Mineralquellen gewonnen und CO2 in Biomasse umgewandelt.

“Wir können davon ausgehen, dass Lebensformen ähnlich den uns bekannten chemolithotrophen Mikroorganismen, die aus Gesteinen Energie gewinnen können, auf dem jungen Mars existierten”, so die Astrobiologin.

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Für ihr Experiment nutzten die Forschenden wenige Gramm von Fragmenten des auf ein Alter von 4,5 Milliarden Jahren datierten und als „Black Beauty“ bekannten Mars-Meteoriten „NWA 7034“, der aus Krustenmaterial des Mars besteht und in der nordwestafrikanischen Sahara entdeckt wurde.

„Falls es Leben auf dem Mars gegeben hat, könnten entsprechende Spuren in Form von Biosignaturen in den Terrains aus der Noachischen Periode (umfasst die ersten Milliarden Jahre des Mars) – aus denen auch NWA 7034 ursprünglich stammt – erhalten geblieben sein“, so die Forschenden. „Diese damals feuchten Gebiete mit Mineralquellen könnten etwa von Chemolithotrophen besiedelt worden sein.“

Der auch als „Black Beauty“ bezeichnete Mars-Meteorit „NWA (Northwest Africa) 7034“. Copyright: NASA

Der auch als „Black Beauty“ bezeichnete Mars-Meteorit „NWA (Northwest Africa) 7034“.
Copyright: NASA

Auf diesem Material von „NWA 7034“ züchteten Milojevic und ihr Team nun sogenannte thermoacidophile Mikroorganismen der Spezies Metallosphaera sedula, also uralte Bewohner terrestrischer Thermalquellen. “Wir mussten also für unsere Studie ein paar Gramm des kostbaren Marsgesteins zerkleinern, um frühes Leben aus dem Mars nachzubilden” so die Studienautorin Milojevic und führt dazu weiter aus: “Es hat sich gezeigt, wie eine dunkle feinkörnige Grundmasse von Black Beauty biotransformiert und verwendet wurde, um grundlegende Teile von mikrobiellen Zellen in Form von biomineralen Ablagerungen aufzubauen.”

Mithilfe modernster Techniken wurden die einzigartigen mikrobiellen Wechselwirkungen mit der echten sogenannte Marsbrekzie bis hinunter zur nanoskaligen und atomaren Auflösung untersucht.

Wie sich zeigte, produzierten die Mikroorganismen dem Krustengestein des Mars spezifische mineralogische und metabolische Fingerabdrücke, anhand derer sich nun vermutete Bioalterationsprozesse der Marskruste ableiten lassen: „Die Mikroben bildeten robuste Mineralkapseln, die aus Komplexen von Eisen-, Mangan- und Aluminiumphosphaten bestehen.“ Neben der massiven Verkrustung der Zelloberfläche haben die Forscherinnen und Forscher in Zusammenarbeit mit dem Österreichischen Zentrum für Elektronenmikroskopie und Nanoanalyse in Graz intrazelluläre Bildung von komplexen kristallinen Ablagerungen (Eisen-, Mangan-Oxide, gemischte Mangan-Silikate) beobachtet.

“Dies sind einzigartige Biomineralisationsmuster auf der Marsbrekzie, die wir zuvor bei der Kultivierung dieser Mikrobe auf terrestrischen Mineralquellen und einem gewöhnlichen Chondritmeteorit nicht beobachtet haben”, so Milojevic und führt abschließend weiter aus: “Die astrobiologische Forschung mit Black Beauty und anderen ähnlichen ‘Blumen des Universums’ kann unbezahlbares Wissen für die Analyse der von Marsmissionen mitgebrachten Proben liefern, um deren potenzielle biologische Signaturen (Biogenität) zu bewerten.”




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Quelle: Universität Wien

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