Η εξαιρετικά σκληρή λίμνη Laguna Caliente στον κρατήρα του ηφαιστείου Poás, Κόστα Ρίκα. Πίστωση: Justin Wang
Η λίμνη κυριαρχείται από βακτήρια από ένα μόνο γένος «ακραιοφιλικό».
Μερικά εξειδικευμένα μικρόβια επιβιώνουν σε συνθήκες ανάλογες με αυτές του ΜάρτιοςΗ πρώιμη ιστορία, αναφέρει μια νέα δημοσίευση στο Σύνορα στην Αστρονομία και την Επιστήμη του Διαστήματος—και αυτό μπορεί να οφείλεται σε ένα ευρύ φάσμα προσαρμογών.
Η υδροθερμική λίμνη κρατήρα του ηφαιστείου Poás στην Κόστα Ρίκα είναι ένας από τους πιο εχθρικούς βιότοπους στον πλανήτη. Το νερό είναι εξαιρετικά όξινο, γεμάτο τοξικά μέταλλα και οι θερμοκρασίες κυμαίνονται από άνετες έως βραστικές. Επιπλέον, οι επαναλαμβανόμενες «φρεατικές εκρήξεις» προκαλούν ξαφνικές εκρήξεις ατμού, τέφρας και βράχου. Παρά τέτοιες θανατηφόρες εκρήξεις, τα υδροθερμικά περιβάλλοντα μπορεί να είναι εκεί όπου ξεκίνησαν οι πρώτες μορφές ζωής στη Γη — και ενδεχομένως και στον Άρη, αν υπήρξε ποτέ ζωή. Πέρα από την ανακάλυψη του τρόπου με τον οποίο η ζωή μπορεί να επιβιώσει σε αυτές τις σκληρές συνθήκες, η μελέτη αυτών των μικροβίων παρέχει ενδείξεις για το εάν και πώς θα μπορούσε να υπήρχε ζωή στον Άρη.
«Ένα από τα βασικά ευρήματά μας είναι ότι, μέσα σε αυτή την ακραία ηφαιστειακή λίμνη, εντοπίσαμε μόνο λίγους τύπους μικροοργανισμών, αλλά ένα δυνητικό πλήθος τρόπων για να επιβιώσουν», λέει ο πρώτος συγγραφέας Justin Wang, μεταπτυχιακός φοιτητής στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο. Boulder, στις Ηνωμένες Πολιτείες. «Πιστεύουμε ότι το κάνουν αυτό επιζώντας στις παρυφές της λίμνης όταν συμβαίνουν εκρήξεις. Αυτό συμβαίνει όταν η ύπαρξη μιας σχετικά μεγάλης σειράς γονιδίων θα ήταν χρήσιμη».
Ο κρατήρας και η εξαιρετικά σκληρή λίμνη του, Laguna Caliente, κυριαρχείται από ένα μόνο γένος ακραίων βακτηρίων Acidiphilium. Πίστωση: Justin Wang
Αυτή η τρέχουσα διεπιστημονική συνεργασία ακολουθεί προηγούμενη εργασία από το 2013. Εκείνη την εποχή, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι υπήρχε μόνο ένα μικροβιακό είδος που προερχόταν από Acidiphilium γένος στην ηφαιστειακή λίμνη Poás. Δεν αποτελεί έκπληξη ότι αυτός ο τύπος βακτηρίων βρίσκεται συνήθως σε οξύ αποχετεύσεις ορυχείων και υδροθερμικά συστήματα, και είναι γνωστό ότι έχουν πολλαπλά γονίδια προσαρμοσμένα σε διαφορετικά περιβάλλοντα.
Τα επόμενα χρόνια, υπήρξε μια σειρά από εκρήξεις και η ομάδα επέστρεψε το 2017 για να δει εάν υπήρξαν αλλαγές στη μικροβιακή ποικιλότητα, καθώς και να μελετήσει πιο ολοκληρωμένα τις βιοχημικές διεργασίες των οργανισμών. Αυτή η τελευταία εργασία δείχνει ότι υπήρχε λίγο περισσότερη βιοποικιλότητα, αλλά εξακολουθεί να κυριαρχεί Acidiphilium βακτήρια.
Μέσω DNA αναλύοντας την αλληλουχία των οργανισμών στα δείγματα της λίμνης, η ομάδα επιβεβαίωσε ότι τα βακτήρια είχαν μια μεγάλη ποικιλία βιοχημικών ικανοτήτων για να τα βοηθήσουν δυνητικά να ανεχτούν ακραίες και δυναμικές συνθήκες. Αυτά περιλάμβαναν μονοπάτια για τη δημιουργία ενέργειας με χρήση θείου, σιδήρου, αρσενικού, στερέωσης άνθρακα (όπως τα φυτά), απλών και σύνθετων σακχάρων και βιοπλαστικών κόκκων (τα οποία οι μικροοργανισμοί μπορούν να δημιουργήσουν και να χρησιμοποιήσουν ως αποθέματα ενέργειας και άνθρακα κατά τη διάρκεια του στρες ή της πείνας).
Επιτόπια εργασία στη λίμνη Lagune Caliente στην ηφαιστειακή λίμνη Poás, Κόστα Ρίκα. Πίστωση: Justin Wang
«Περιμέναμε πολλά από τα γονίδια που βρήκαμε, αλλά δεν περιμέναμε τόσα πολλά, δεδομένης της χαμηλής βιοποικιλότητας της λίμνης», λέει ο Wang. «Ήταν μια έκπληξη, αλλά είναι απολύτως κομψό. Είναι λογικό ότι έτσι η ζωή θα προσαρμοζόταν στη ζωή σε μια λίμνη ενεργού ηφαιστειακού κρατήρα».
Παρά το συχνά θανατηφόρο περιβάλλον, τα υδροθερμικά συστήματα παρέχουν τα περισσότερα από τα βασικά συστατικά για την εξέλιξη της ζωής, συμπεριλαμβανομένης της θερμότητας, του νερού και της ενέργειας. Αυτός είναι ο λόγος που οι κορυφαίες θεωρίες τόσο για τη Γη όσο και για τον Άρη επικεντρώνονται σε αυτές τις τοποθεσίες. Μέχρι στιγμής, προηγούμενες προσπάθειες σε search της ζωής στον Άρη έχουν επικεντρωθεί σε κοίτες ρεμάτων ή δέλτα ποταμών, αλλά οι συγγραφείς προτείνουν ότι πρέπει να δοθεί περισσότερη προσοχή στις τοποθεσίες των προηγούμενων θερμών πηγών (οι οποίες υπήρχαν στον Άρη για δισεκατομμύρια χρόνια).
«Η έρευνά μας παρέχει ένα πλαίσιο για το πώς θα μπορούσε να υπήρχε «ζωή στη Γη» σε υδροθερμικά περιβάλλοντα στον Άρη», εξηγεί ο Wang. «Αλλά αν υπήρξε ποτέ ζωή στον Άρη και αν μοιάζει ή όχι με τους μικροοργανισμούς που έχουμε εδώ είναι ακόμα ένα μεγάλο ερώτημα. Ελπίζουμε ότι η έρευνά μας κατευθύνει τη συζήτηση ώστε να δοθεί προτεραιότητα στην αναζήτηση σημείων ζωής σε αυτά τα περιβάλλοντα, για παράδειγμα, υπάρχουν μερικοί καλοί στόχοι στο χείλος του κρατήρα του κρατήρα Jezero, όπου βρίσκεται το Rover Perseverance αυτή τη στιγμή."
Αναφορά: «Microbial Survival in an Extreme Martian Analog Ecosystem: Poás Volcano, Costa Rica» των Justin L. Wang, Nicholas B. Dragone, Geoffroy Avard και Brian M. Hynek, 28 Ιανουαρίου 2022, Σύνορα στην Αστρονομία και τις Διαστημικές Επιστήμες.
DOI: 10.3389/fspas.2022.817900
