Princetonin tutkijat ovat löytäneet bakteerikolonnin, joka asuu yli 3 km (2 mailin) päässä maan alla. Löytämällä elämän näissä ääriolosuhteissa, tutkijat laajentavat ymmärrystään siitä, millaiset tottumukset voivat tukea elämää.
Princetonin johdolla toiminut tutkimusryhmä on löytänyt eristetyn bakteereja edustavan yhteisön, joka sijaitsee melkein kahden mailin päässä maan pinnasta ja joka saa kaiken energiansa radioaktiivisten kivien hajoamisesta eikä auringonvalosta. Ryhmän jäsenten mukaan löytö viittaa siihen, että elämä voi olla olemassa yhtä äärellisissä olosuhteissa jopa muissa maailmoissa.
Omavarainen bakteeriyhteisö, joka viihtyy ravintoarikkaassa pohjavedessä, jota löydetään lähellä eteläafrikkalaista kultakaivosta, on eristetty maan pinnasta usean miljoonan vuoden ajan. Se edustaa ensimmäistä mikrobiryhmää, jonka tiedetään riippuvan yksinomaan geologisesti tuotettavista vety- ja rikkiyhdisteistä ravinnoksi. Äärimmäiset olosuhteet, joissa bakteerit elävät, muistuttavat aikaisen maapallon olosuhteita, tarjoamalla mahdollisesti näkemyksiä organismien luonteesta, jotka elivät kauan ennen planeettamme happea ilmakehässä.
Yhdeksästä yhteistyötä tekevästä instituutista kotoisin olevien tutkijoiden piti haudata 2,8 kilometriä maailmanpintaan löytääksemme nämä epätavalliset mikrobit, mikä johdatti tutkijoita spekulaatioihinsa, joiden mukaan elämä voisi esiintyä samanlaisissa olosuhteissa muualla aurinkokunnassa.
"Se, minkä mehut todella virtaavat, on elämän mahdollisuus Marsin pinnan alla", sanoi Princetonin yliopiston geotieteiden professori ja tutkimusryhmän johtaja Tullis Onstott. ”Nämä bakteerit on leikattu maan pinnalta miljoonien vuosien ajan, mutta ne ovat menestyneet olosuhteissa, joita useimmat organismit pitävät elämästä väärentämättöminä. Pystyisivätkö nämä bakteeriyhteisöt ylläpitämään itseään riippumatta siitä, mitä tapahtui pinnalla? Jos näin on, se herättää mahdollisuuden, että organismit voivat selviytyä jopa planeetoilla, joiden pinnat ovat jo kauan sitten elottomia. "
Onstottin tiimi julkaisi tuloksensa Science-lehden 20. lokakuuta ilmestyvässä lehdessä. Tutkimusryhmään kuuluu ensimmäinen kirjailija Li-Hung Lin, joka suoritti monia analyysejä jatko-opiskelijana Princetonissa ja sitten jatkotutkijana Carnegie-instituutissa.
"Nämä bakteerit ovat todella ainutlaatuisia sanan puhtaimmassa merkityksessä", sanoi Lin nyt Taiwanin kansallisessa yliopistossa. ”Tiedämme, kuinka bakteerit ovat olleet eristettyjä, koska niiden elämän veden analyysit osoittivat, että se on hyvin vanhaa eikä sitä ole laimennettu pintavesillä. Lisäksi havaitsimme, että ympäristön hiilivedyt eivät ole peräisin elävistä organismeista, kuten on tavallista, ja että hengitykseen tarvittava vedyn lähde johtuu veden hajoamisesta uraanin, toriumin ja kaliumin radioaktiivisella hajoamisella. "
Koska pohjavesi, jonka ryhmä näytteenotti bakteerien löytämiseksi, on peräisin useista lähteistä, on edelleen vaikeaa määritellä erityisesti kuinka kauan bakteerit on eristetty. Tiimi arvioi, että aikataulu on jonkin verran välillä 3–25 miljoonaa vuotta, mikä tarkoittaa, että elävät asiat ovat vielä mukautuvampia kuin kerran ajateltiin.
"Tiedämme yllättävän vähän maapallon elämän alkuperästä, kehityksestä ja rajoituksista", kertoi biogeokemia Lisa Pratt, joka johti Indiana University Bloomingtonin panosta projektiin. ”Tutkijat ovat vasta alkamassa tutkia meren syvimmissä osissa eläviä monimuotoisia organismeja, ja maapallon kalliokuorta on käytännössä tutkimatta yli puolen kilometrin päässä pinnasta. Organismit, joita kuvaamme tässä lehdessä, elävät aivan erilaisessa maailmassa kuin se, jonka tunnemme pinnalla. "
Kyseinen maanalainen maailma, Onstott sanoi, on kevyt uima-allas kuumaa, paineistettua suolavettä, joka haisee rikkiä ja haitallisia kaasuja, joita ihmiset löytäisivät hengittämättömiä. Mutta äskettäin löydetyt bakteerit, jotka ovat kaukana sukulaisista mikrobien Firmicutes-jakautumiseen ja jotka sijaitsevat merenalaisen hydrotermisen tuuletusaukon lähellä, kukoistavat siellä.
"Säteily mahdollistaa sellaisten rikkiyhdisteiden tuotannon, joita nämä bakteerit voivat käyttää suuren energianlähteenä ruokaan", Onstott sanoi. "Heille se on kuin perunalastujen syöminen."
Mutta tutkimusryhmän saapuminen toi maanalaiseen maailmaan yhden aineen, joka, vaikka se on elintärkeää ihmisen selviytymiselle, osoittautui tappavaksi mikrobille - ilmasta pinnalta.
"Näillä kritisoijilla näyttää olevan todellinen ongelma altistua happea", Onstott sanoi. ”Emme näytä pitävän heitä hengissä sen jälkeen, kun olemme ottaneet heille näytteitä. Mutta koska tämä ympäristö on niin paljon kuin varhainen maa, se antaa meille käsityksen siitä, millaisia olentoja olisi voinut olla olemassa ennen kuin meillä oli happea ilmakehässä. "
Onstott kertoi, että satoja miljoonia vuosia sitten jotkut planeetan ensimmäisistä bakteereista ovat voineet menestyä samanlaisissa olosuhteissa ja että hiljattain löydetyt mikrobit voivat valaista tutkimusta maan elämän alkuperistä.
"Nämä bakteerit ovat todennäköisesti lähellä puun perustaa elämän bakteerialueelle", hän sanoi. ”Ne saattavat olla sukututkimukseltaan melko vanhoja. Tämän selvittämiseksi meidän on verrattava niitä muihin organismeihin, kuten Firmicutesiin ja muihin sellaisiin lämpöä rakastaviin olentoihin, jotka ovat peräisin syvänmeren tuuletusaukoista tai kuumista lähteistä. "
Tutkimusryhmä rakentaa pientä laboratoriota 3,8 kilometriä maanpinnan alapuolelle Etelä-Afrikan Witwatersrandin alueelle tutkiakseen hiljattain löydettyä ekosysteemiä, sanoi Onstott, joka toivoo löydöksistä hyötyä, kun tulevaisuuden avaruuskoettimet lähetetään etsimään elämää. muilla planeetoilla.
"Minulle iso kysymys on, kuinka nämä olennot ylläpitävät itseään?" Onstott sanoi. ”Onko tällä yhdellä bakteerikannalla kehittynyt kaikki ominaisuudet, joita se tarvitsee selviytyäkseen yksin, vai toimivatko ne muiden bakteerilajien kanssa? Olen varma, että heillä on meille enemmän yllätyksiä, ja he saattavat joskus näyttää meille kuinka ja mistä etsiä mikrobia muualta. "
Muita tämän työn kirjoittajia ovat Johanna Lipmann-Pipke, GeoForschungsZentrum, Potsdam, Saksa; Erik Boice, Indianan yliopisto; Barbara Sherwood Lollar Toronton yliopistosta; Eoin L. Brodie, Terry C. Hazen, Gary L. Andersen ja Todd Z. DeSantis Lawrence Berkeleyn kansallisesta laboratoriosta, Berkeley, Kalifornia; Duane P. Moser aavikkotutkimusinstituutista, Las Vegas; ja Dave Kershaw Mponengin kaivoksesta, Anglo Gold, Johannesburg, Etelä-Afrikka.
Pratt ja Onstott ovat tehneet yhteistyötä vuosien ajan osana Indiana-Princeton-Tennessee Astrobiology Institute (IPTAI) -tapahtumaa, joka on NASA: n rahoittama tutkimuskeskus, joka keskittyi instrumenttien ja koettimien suunnitteluun ihmisen elämän havaitsemiseksi kallioissa ja syvässä pohjavedessä maan päällä tutkiessaan Mars. IPTAI: n suositukset NASA: lle perustuvat tiederaportissa käsiteltyihin havaintoihin.
Tätä työtä tuettiin myös kansallisen tiedesäätiön, Yhdysvaltain energiaministeriön, Taiwanin kansallisen tiedeneuvoston, Kanadan luonnontieteiden ja tekniikan tutkimuksen neuvoston, Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Saksan tutkimussäätiö) ja Killam-apurahaohjelman avustuksilla. .
Alkuperäinen lähde: Princetonin yliopiston lehdistötiedote
