Der extrem raue See Laguna Caliente im Krater des Vulkans Poás, Costa Rica. Bildnachweis: Justin Wang
Der See wird von Bakterien einer einzigen „extremophilen“ Gattung dominiert.
Einige spezialisierte Mikroben überleben Bedingungen, die denen von analog sind Mars' Frühgeschichte, berichtet eine neue Veröffentlichung in Grenzen in Astronomie und Weltraumwissenschaft– und dies möglicherweise dank einer breiten Palette von Anpassungen.
Der hydrothermale Kratersee des Vulkans Poás in Costa Rica ist einer der lebensfeindlichsten Lebensräume der Erde. Das Wasser ist extrem sauer, voller giftiger Metalle und die Temperaturen reichen von angenehm bis kochend. Darüber hinaus verursachen wiederkehrende „phreatische Eruptionen“ plötzliche Explosionen von Dampf, Asche und Gestein. Trotz solch tödlicher Eruptionen könnten hydrothermale Umgebungen der Ort sein, an dem die frühesten Lebensformen auf der Erde begannen – und möglicherweise auch auf dem Mars, falls es jemals Leben gab. Neben der Entdeckung, wie Leben diese rauen Bedingungen überleben kann, liefert die Untersuchung dieser Mikroben Hinweise darauf, ob und wie Leben auf dem Mars existiert haben könnte.
„Eine unserer wichtigsten Erkenntnisse ist, dass wir in diesem extremen Vulkansee nur wenige Arten von Mikroorganismen entdeckt haben, aber eine potenzielle Vielzahl von Überlebensmöglichkeiten“, sagt Erstautor Justin Wang, Doktorand an der University of Colorado Boulder, in den Vereinigten Staaten. „Wir glauben, dass sie dies tun, indem sie am Rande des Sees überleben, wenn Eruptionen auftreten. In diesem Fall wäre es nützlich, ein relativ breites Spektrum an Genen zu haben.“
Der Krater und sein extrem rauer See, die Laguna Caliente, werden von einer einzigen Gattung extremophiler Acidiphilium-Bakterien beherrscht. Bildnachweis: Justin Wang
Diese aktuelle interdisziplinäre Zusammenarbeit knüpft an frühere Arbeiten aus dem Jahr 2013 an. Damals fanden die Forscher heraus, dass es nur eine Mikrobenart gab, die aus dem stammte Acidiphilium Gattung im Vulkansee Poás. Es überrascht nicht, dass diese Art von Bakterien häufig in gefunden wird Säure Minenentwässerungen und hydrothermale Systeme, und es ist bekannt, dass sie mehrere Gene haben, die an unterschiedliche Umgebungen angepasst sind.
In den folgenden Jahren gab es eine Reihe von Eruptionen und das Team kehrte 2017 zurück, um zu sehen, ob es Veränderungen in der mikrobiellen Vielfalt gegeben hatte, sowie um die biochemischen Prozesse der Organismen umfassender zu untersuchen. Diese neueste Arbeit zeigt, dass es ein bisschen mehr Biodiversität gab, aber immer noch eine Dominanz der Acidiphilium Bakterien.
Durch DNA Durch die Sequenzierung der Organismen in den Seeproben bestätigte das Team, dass die Bakterien über eine Vielzahl biochemischer Fähigkeiten verfügten, die ihnen möglicherweise dabei helfen, extreme und dynamische Bedingungen zu tolerieren. Dazu gehörten Wege zur Energieerzeugung unter Verwendung von Schwefel, Eisen, Arsen, Kohlenstofffixierung (wie Pflanzen), sowohl einfachen als auch komplexen Zuckern und Biokunststoffgranulat (das Mikroorganismen erzeugen und als Energie- und Kohlenstoffreserven bei Stress oder Hunger verwenden können).
Feldarbeit am See Lagune Caliente im Vulkansee Poás, Costa Rica. Bildnachweis: Justin Wang
„Wir haben viele der Gene erwartet, die wir gefunden haben, aber angesichts der geringen Biodiversität des Sees haben wir nicht so viele erwartet“, sagt Wang. „Das war eine ziemliche Überraschung, aber es ist absolut elegant. Es macht Sinn, dass sich das Leben so an das Leben in einem aktiven Vulkankratersee anpassen würde.“
Trotz der oft tödlichen Umgebung liefern hydrothermale Systeme die meisten Schlüsselfaktoren für die Entwicklung des Lebens, darunter Wärme, Wasser und Energie. Aus diesem Grund konzentrieren sich führende Theorien sowohl für die Erde als auch für den Mars auf diese Standorte. Bisherige bisherige Bemühungen in search Die Erkenntnisse über das Leben auf dem Mars haben sich auf Bachbetten oder Flussdeltas konzentriert, die Autoren schlagen jedoch vor, dass den Standorten früherer heißer Quellen (die Milliarden von Jahren lang auf dem Mars vorhanden waren) mehr Aufmerksamkeit geschenkt werden sollte.
„Unsere Forschung liefert einen Rahmen dafür, wie ‚Leben auf der Erde‘ in hydrothermalen Umgebungen auf dem Mars existiert haben könnte“, erklärt Wang. „Aber ob es jemals Leben auf dem Mars gegeben hat und ob es den Mikroorganismen ähnelt, die wir hier haben, ist immer noch eine große Frage. Wir hoffen, dass unsere Forschung das Gespräch lenkt, um der Suche nach Lebenszeichen in diesen Umgebungen Priorität einzuräumen, zum Beispiel gibt es einige gute Ziele am Kraterrand des Jezero-Kraters, wo sich der Perseverance-Rover gerade befindet.“
Referenz: „Microbial Survival in an Extreme Martian Analog Ecosystem: Poás Volcano, Costa Rica“ von Justin L. Wang, Nicholas B. Dragone, Geoffroy Avard und Brian M. Hynek, 28. Januar 2022, Grenzen in Astronomie und Weltraumwissenschaften.
DOI: 10.3389/fspas.2022.817900
