Wie auf dem Mars: Leben in stark salzhaltiger, sauerstoffarmer und eiskalter Arktisquelle
Copyright: Elisse Magnuson
Montreal (Kanada) – In einem kürzlich erschienenen Fachartikel beschreiben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zum ersten Mal, dass in der kanadischen Hocharktis mikrobielle Gemeinschaften unter Bedingungen leben, die denen auf dem Mars gleichen. Entsprechend könnten solche Organismen einst aber auch heute noch auf dem Roten Planeten überleben, indem sie einfache anorganische Verbindungen, darunter Methan, Sulfid, Sulfat, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid, verstoffwechseln, die es heute noch auf dem Mars gibt.
Entdeckt wurden die Mikroben in Proben, die aus Oberflächensedimenten in der Nähe von Lost Hammer Spring in Kanada, etwa 900 km südlich des Nordpols entnommen wurden. Die extrem salzige, sehr kalte und nahezu sauerstofffreie Umgebung unter dem Permafrost von Lost Hammer Spring ähnelt bestimmten Gebieten auf dem Mars am ehesten. „Wenn Sie also mehr über die Arten von Lebensformen erfahren möchten, die einst auf dem Mars existiert haben könnten – oder heute noch existieren –, ist dies ein guter Ort, um nachzusehen“, so die Forschenden um Elisse Magnuson und Prof. Lyle Whyte von der kanadischen McGill University.
Wie das Team aktuell im Nature-Fachjournal „ISME“ (DOI: 10.1038/s41396-022-01233-8) berichtet, handelt es sich bei den nun hier entdeckten Mikroben um eine bislang unbekannte Mirkobenart. Mithilfe modernster genomischer Techniken haben die Forscher und Forscherinnen zudem Einblicke in den Stoffwechsel der Mikroben gewonnen.
Diese Entdeckung ist so überzeugend, dass Proben der Oberflächensedimente von Lost Hammer von der europäischen Weltraumorganisation ESA ausgewählt wurden, um die Lebenserkennungsfähigkeiten jener Instrumente zu testen, die sie bei der nächsten ExoMars-Mission einsetzen wollen.
Während auch schon andere frühere Studien Hinweise auf Mikroben in dieser Art von Mars-ähnlicher Umgebung gefunden hatten, ist dies eine der wenigen Studien, die lebende und aktive Mikroben nachweisen konnte.
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Die Lost Hammer Spring in Nunavut in Kanadas Hocharktis ist eine der kältesten und salzigsten Quellen der Erde. Das Wasser, das durch 600 Meter Permafrost an die Oberfläche gelangt, ist extrem salzhaltig (~24 % Salzgehalt), hat ständig Minustemperaturen (~−5 °C) und enthält fast keinen Sauerstoff (<1 ppm gelöster Sauerstoff). Die sehr hohen Salzkonzentrationen verhindern das Einfrieren der Lost-Hammer-Quelle und erhalten so auch bei Minusgraden einen flüssigen wässrigen Lebensraum. Tatsächlich sind diese Bedingungen analog zu denen in bestimmten Gebieten auf dem Mars, wo weit verbreitete Salzvorkommen und möglicherweise kalte Salzquellen ausgemacht wurden.
Um unter diesen extremen Bedingungen überleben zu können, braucht es eine ungewöhnliche Lebensform. Tatsächlich dauerte es mehrere Jahre, bis die Forschenden in den untersuchten Sedimenten erfolgreich aktive mikrobielle Gemeinschaften nachweisen konnten. „Der Salzgehalt der Umgebung beeinträchtigt sowohl die Extraktion als auch die Sequenzierung der Mikroben“, erläutert Magnuson. Das Team isolierte und sequenzierte DNA aus der Frühlingsgemeinschaft, was es ihnen ermöglichte, Genome von etwa 110 Mikroorganismen zu rekonstruieren, von denen die meisten noch nie zuvor gesehen wurden. „Diese Genome haben es dem Team ermöglicht, zu bestimmen, wie solche Kreaturen in dieser einzigartigen extremen Umgebung überleben und gedeihen und dienten als Blaupausen für potenzielle Lebensformen in ähnlichen (außerirdischen) Umgebungen.“
Durch mRNA-Sequenzierung war das Team in der Lage, aktive Gene in den Genomen zu identifizieren und im Wesentlichen einige sehr ungewöhnliche Mikroben zu identifizieren, die in der extremen Frühlingsumgebung aktiv Stoffwechsel betreiben. „Die Mikroben, die wir bei Lost Hammer Spring gefunden und beschrieben haben, sind überraschend, weil sie im Gegensatz zu anderen Mikroorganismen zum Leben nicht auf organisches Material oder Sauerstoff angewiesen sind“, fügt Whyte hinzu. „Stattdessen überleben sie, indem sie einfache anorganische Verbindungen wie Methan, Sulfide, Sulfate, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid verzehren und atmen, wie sie allesamt auch heute noch auf dem Mars zu finden sind. Sie können auch Kohlendioxid- und Stickstoffgase aus der Atmosphäre binden, wodurch sie sich hervorragend dafür eignen, in sehr extremen Umgebungen auf der Erde und darüber hinaus zu überleben und zu gedeihen.“
In nächsten Schritten wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nun die am häufigsten vorkommenden und aktivsten Mitglieder dieses seltsamen mikrobiellen Ökosystems kultivieren, um sie so noch genauer zu beschreiben.
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Recherchequelle: University of Cambridge
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