1970-luvulta lähtien, jolloin matkaaja Kun koettimet ottivat kuvia Europa-alueen jäiseltä pinnalta, tutkijat ovat epäilleet, että elämää saattaa esiintyä ulkoisen aurinkokunnan kuunien sisämeressä. Siitä lähtien on tullut muita todisteita, jotka ovat vahvistaneet tätä teoriaa, jotka vaihtelevat jäisistä palloista Europa ja Enceladus, hydrotermisen aktiivisuuden sisämalleista ja jopa ennakkoluulottomista monimutkaisten orgaanisten molekyylien löytämisestä Enceladusin putkissa.
Joissakin ulkoisen aurinkokunnan kohteissa olosuhteet ovat kuitenkin erittäin kylmät ja vettä on olemassa vain nestemäisessä muodossa, koska läsnä on myrkyllisiä jäätymiskemikaaleja. Kansainvälisen tutkijaryhmän uuden tutkimuksen mukaan on kuitenkin mahdollista, että bakteerit voisivat selviytyä näissä harmaissa ympäristöissä. Tämä on hyvä uutinen niille, jotka haluavat löytää todisteita elämästä aurinkokunnan äärimmäisissä ympäristöissä.
Tutkimusta, joka selvittää heidän havaintonsa, nimeltään ”Parannettu mikrobien säilyvyys Subzero-suolavedessä”, ilmestyi äskettäin tieteellisessä lehdessä Astrobiology. Tutkimuksen suoritti Jacob Heinz tähtitieteen ja astrofysiikan keskuksesta Berliinin teknillisestä yliopistosta (TUB), ja tutkimukseen osallistui jäseniä Tufts-yliopistosta, Lontoon Imperial Collegesta ja Washingtonin osavaltion yliopistosta.
Pohjimmiltaan kappaleissa, kuten Ceres, Callisto, Triton ja Pluto - jotka ovat joko kaukana auringosta tai joilla ei ole sisätilojen lämmitysmekanismeja - sisämeriä uskotaan olevan olemassa tiettyjen kemikaalien ja suolojen (kuten ammoniakin) läsnäolon vuoksi. Nämä ”jäätymisenestoaineet” varmistavat, että niiden valtamerellä on alhaisemmat jäätymispisteet, mutta ne luovat ympäristön, joka olisi liian kylmä ja myrkyllinen elämälle, koska sen tiedämme.
Tutkimuksensa vuoksi ryhmä pyrki selvittämään, voisiko mikrobit todellakin selviytyä näissä ympäristöissä tekemällä kokeita Planococcus halocryophilus, bakteereita, joita löytyy arktisesta ikiroutasta. Sitten he altistivat nämä bakteerit natrium-, magnesium- ja kalsiumkloridiliuoksille sekä perkloraatille, kemialliselle yhdisteelle, jonka Phoenix-laskuri löysi Marsista.
Sitten ne altistettiin liuoksille lämpötiloille, jotka vaihtelivat välillä + 25 ° C - -30 ° C useiden jäädyttämis- ja sulatussyklien avulla. He havaitsivat, että bakteerien eloonjäämisaste riippuivat liuoksesta ja lämpötiloista. Esimerkiksi klorideja sisältävissä (suolaliuoksessa) näytteissä suspendoiduilla bakteereilla oli parempia eloonjäämismahdollisuuksia verrattuna perkloraattia sisältävissä näytteissä - vaikka eloonjäämisaste lisääntyi, sitä enemmän lämpötiloja laskettiin.
Esimerkiksi ryhmä havaitsi, että natriumkloridi (NaCl) -liuoksessa olevat bakteerit kuolivat kahden viikon sisällä huoneenlämpötilassa. Mutta kun lämpötilat laskettiin 4 ° C: seen (39 ° F), selviytymiskyky alkoi kasvaa ja melkein kaikki bakteerit selvisivät ajan myötä, kun lämpötilat saavuttivat -15 ° C (5 ° F). Samaan aikaan magnesium- ja kalsiumkloridiliuoksissa olevilla bakteereilla oli korkea eloonjäämisaste -30 ° C: ssa (-22 ° F).
Tulokset vaihtelivat myös kolmella suolaliuottimella lämpötilasta riippuen. Kalsiumkloridissa (CaCl2) olevien bakteerien selviytymisaste oli merkittävästi alhaisempi kuin natriumkloridin (NaCl) ja magnesiumkloridin (MgCl2) bakteerien välillä 4-25 ° C (39-77 ° F), mutta matalammat lämpötilat paransivat eloonjäämistä kaikissa kolmessa. Perkloraattiliuoksessa eloonjäämisaste oli paljon alhaisempi kuin muissa liuoksissa.
Tämä tapahtui kuitenkin yleensä liuoksissa, joissa perkloraatti muodosti 50% kokonaisliuoksen massasta (joka oli välttämätöntä, jotta vesi pysyisi nestemäisenä alhaisemmissa lämpötiloissa), mikä olisi huomattavasti myrkyllistä. 10%: n pitoisuuksina bakteerit pystyivät edelleen kasvamaan. Tämä on puoliksi hyvä uutinen Marsille, jossa maaperä sisältää alle yhden painoprosentin perkloraattia.
Heinz huomautti kuitenkin myös, että suolan pitoisuudet maaperässä ovat erilaisia kuin liuoksessa. Tämä saattaa silti olla hyvä uutinen Marsin suhteen, koska lämpötilat ja sademäärät ovat hyvin samankaltaiset maapallon osissa - Atacama-autiomaassa ja osissa Antarktista. Se tosiasia, että bakteerit ovat selvinneet sellaisista ympäristöistä maapallolla, osoittavat, että ne voisivat selviytyä myös Marsissa.
Yleensä tutkimus osoitti, että kylmempi lämpötila parantaa mikrobien säilymistä, mutta tämä riippuu mikrobityypistä ja kemiallisen liuoksen koostumuksesta. Kuten Heinz kertoi Astrobiology Magazine:
"[A] ll-reaktiot, mukaan lukien ne, jotka tappavat solut, ovat hitaampia alhaisemmissa lämpötiloissa, mutta bakteerien säilyvyys ei kasvanut paljon alhaisemmissa lämpötiloissa perkloraattiliuoksessa, kun taas alhaisemmat lämpötilat kalsiumkloridiliuoksissa antoivat selvän selviytymiskyvyn lisääntymisen. "
Ryhmä havaitsi myös, että bakteerit menestyivät suolaisemmissa ratkaisuissa paremmin, kun oli kyse jäätymis- ja sulatussykleistä. Loppujen lopuksi tulokset osoittavat, että kaikki selviytymiskyky on tasapainossa. Kun kemiallisten suolojen pienemmät pitoisuudet tarkoittivat, että bakteerit voisivat selviytyä ja jopa kasvaa, lämpötilat, joissa vesi pysyisivät nestemäisessä tilassa, laskisivat. Se osoitti myös, että suolaiset liuokset parantavat bakteerien eloonjäämisastetta jäätymis- ja sulamisjaksoissa.
Ryhmä tietysti korosti, että se, että bakteerit voivat elää tietyissä olosuhteissa, ei tarkoita, että ne kukoistavat siellä. Kuten Theresa Fisher, jatko-opiskelija Arizonan osavaltion yliopiston Maapallon ja avaruuden tutkimuksen koulussa ja tutkimuksen avustaja, selitti:
”Selviytyminen versus kasvu on todella tärkeä ero, mutta elämä onnistuu silti yllättämään meidät. Jotkut bakteerit eivät voi vain selviytyä matalissa lämpötiloissa, vaan vaativat niitä metaboloitumaan ja menestymään. Meidän pitäisi yrittää olla puolueettomia olettaessamme sitä, mikä on välttämätöntä organismin menestymiselle, ei vain selviytymiselle. "
Sellaisena Heinz ja hänen kollegansa työskentelevät parhaillaan toisessa tutkimuksessa selvittääkseen kuinka erilaiset suolapitoisuudet eri lämpötiloissa vaikuttavat bakteerien lisääntymiseen. Sillä välin tämä tutkimus ja muut vastaavat pystyvät tarjoamaan ainutlaatuisen kuvan maapallon ulkopuolisen elämän mahdollisuuksista asettamalla rajoituksia sellaisille olosuhteille, joissa he voivat selviytyä ja kasvaa.
Nämä tutkimukset antavat apua myös maapallon ulkopuolisen elämän etsinnässä, koska tietäen missä elämä voi olla, voimme keskittyä etsintäpyrkimyksiimme. Tulevina vuosina Eurooppaan, Enceladussa, Titaniin ja muihin aurinkokunnan kohteisiin tehtävissä matkoissa etsitään biosignaaleja, jotka osoittavat elämän läsnäolon näissä elimissä tai niiden sisällä. Tietäminen siitä, että elämä voi selviytyä kylmässä, harmaassa ympäristössä, avaa lisämahdollisuuksia.
