Den extremt hårda sjön Laguna Caliente i kratern i vulkanen Poás, Costa Rica. Kredit: Justin Wang
Sjön domineras av bakterier från ett enda "extremofilt" släkte.
Ett fåtal specialistmikrober överlever tillstånd som är analoga med dem marstidig historia, rapporterar en ny publikation i Gränser inom astronomi och rymdvetenskap– och det kan vara tack vare ett brett utbud av anpassningar.
Den hydrotermiska kratersjön vid vulkanen Poás i Costa Rica är en av de mest fientliga livsmiljöerna på planeten. Vattnet är ultrasurt, fullt av giftiga metaller och temperaturerna varierar från behagligt till kokande. Dessutom orsakar återkommande "freatiska utbrott" plötsliga explosioner av ånga, aska och sten. Trots sådana dödliga utbrott kan hydrotermiska miljöer vara där de tidigaste formerna av liv började på jorden - och potentiellt också på Mars, om det någonsin fanns liv. Förutom att upptäcka hur liv kan överleva dessa svåra förhållanden, ger studier av dessa mikrober ledtrådar om om och hur liv kan ha funnits på Mars.
"En av våra nyckelfynd är att vi i denna extrema vulkaniska sjö bara upptäckte ett fåtal typer av mikroorganismer, men ändå en potentiell mängd olika sätt för dem att överleva", säger första författaren Justin Wang, doktorand vid University of Colorado Boulder, i USA. "Vi tror att de gör detta genom att överleva i utkanten av sjön när utbrott inträffar. Det är när det skulle vara användbart att ha ett relativt brett utbud av gener.”
Kratern och dess extremt hårda sjö, Laguna Caliente, domineras av ett enda släkte av extremofila Acidiphilium-bakterier. Kredit: Justin Wang
Detta nuvarande tvärvetenskapliga samarbete följer upp tidigare arbete från 2013. Vid den tiden fann forskarna att det bara fanns en mikrobiell art som kom från Acidiphilium släktet i vulkansjön Poás. Föga överraskande är denna typ av bakterier vanligt förekommande i syra gruvavlopp och hydrotermiska system, och de är kända för att ha flera gener anpassade till olika omgivningar.
Under de följande åren var det en serie utbrott och teamet återvände 2017 för att se om det hade skett förändringar i den mikrobiella mångfalden, samt för att studera organismernas biokemiska processer mer omfattande. Detta senaste arbete visar att det fanns lite mer biologisk mångfald, men fortfarande en dominans av Acidiphilium bakterie.
Genom DNA- sekvensering av organismerna i sjöproverna bekräftade teamet att bakterierna hade en mängd olika biokemiska förmågor för att potentiellt hjälpa dem att tolerera extrema och dynamiska förhållanden. Dessa inkluderade vägar för att skapa energi med hjälp av svavel, järn, arsenik, kolfixering (som växter), både enkla och komplexa sockerarter och bioplastgranulat (som mikroorganismer kan skapa och använda som energi- och kolreserver under stress eller svält).
Fältarbete vid sjön Lagune Caliente i den vulkaniska sjön Poás, Costa Rica. Kredit: Justin Wang
"Vi förväntade oss många av de gener som vi hittade, men vi förväntade oss inte så många med tanke på sjöns låga biologiska mångfald", säger Wang. "Det här var en överraskning, men det är absolut elegant. Det är vettigt att det är så här livet skulle anpassa sig till att leva i en aktiv vulkanisk kratersjö."
Trots de ofta dödliga omgivningarna tillhandahåller hydrotermiska system de flesta av nyckelingredienserna för livets utveckling, inklusive värme, vatten och energi. Det är därför ledande teorier för både jorden och Mars fokuserar på dessa platser. Hittills har tidigare insatser i Sök av livet på Mars har fokuserat på bäckar eller floddeltat, men författarna föreslår att mer uppmärksamhet bör ägnas åt platserna för tidigare varma källor (som fanns på Mars i miljarder år).
"Vår forskning ger en ram för hur 'jordliv' kunde ha funnits i hydrotermiska miljöer på Mars", förklarar Wang. "Men om det någonsin funnits liv på Mars och om det liknar de mikroorganismer vi har här är fortfarande en stor fråga. Vi hoppas att vår forskning styr samtalet till att prioritera att leta efter tecken på liv i dessa miljöer, till exempel finns det några bra mål på kraterkanten av Jezero Crater, som är där Perseverance-rovern befinner sig just nu.”
Referens: "Microbial Survival in an Extreme Martian Analog Ecosystem: Poás Volcano, Costa Rica" av Justin L. Wang, Nicholas B. Dragone, Geoffroy Avard och Brian M. Hynek, 28 januari 2022, Gränser inom astronomi och rymdvetenskap.
DOI: 10.3389/fspas.2022.817900
