Princeton-forskere har opdaget en koloni af bakterier, der lever mere end 3 km (2 miles) under jorden. Ved at finde liv under disse ekstreme forhold udvider forskere deres forståelse af, hvilke slags vaner der kan støtte livet.
En Princeton-ledet forskningsgruppe har opdaget et isoleret samfund af bakterier næsten to miles under jorden, der henter al sin energi fra forfaldet af radioaktive klipper snarere end fra sollys. Ifølge medlemmerne af teamet antyder fundet, at livet kan eksistere i lignende ekstreme forhold, selv på andre verdener.
Det selvbærende bakteriesamfund, der trives i næringsrigt grundvand fundet nær en sydafrikansk guldmine, er blevet isoleret fra jordens overflade i flere millioner år. Det repræsenterer den første gruppe mikrober, der vides at udelukkende afhænge af geologisk producerede brint- og svovlforbindelser til næring. De ekstreme forhold, under hvilke bakterierne lever, ligner de fra den tidlige jord, hvilket potentielt giver indsigt i arten af organismer, der levede længe før vores planet havde en ilt-atmosfære.
Videnskabsmændene, der kommer fra ni samarbejdsvillige institutioner, måtte grave 2,8 kilometer under vores verdensoverflade for at finde disse usædvanlige mikrober, hvilket førte forskerne til deres spekulationer om, at liv kunne eksistere under lignende omstændigheder andre steder i solsystemet.
”Hvad der virkelig får mine saft til at flyde er muligheden for liv under Mars's overflade,” sagde Tullis Onstott, en Princeton University-professor i geovidenskab og leder af forskerteamet. ”Disse bakterier er blevet afskåret fra jordens overflade i mange millioner af år, men har trives under forhold, som de fleste organismer ville betragte som uvurderlige for livet. Kunne disse bakteriesamfund opretholde sig selv, uanset hvad der skete på overfladen? I så fald rejser det muligheden for, at organismer kunne overleve selv på planeter, hvis overflader for længe er blevet livløse. ”
Onstott's team offentliggjorde sine resultater i 20. oktober-udgaven af tidsskriftet Science. Forskningsgruppen inkluderer førsteforfatter Li-Hung Lin, der udførte mange af analyserne som doktorand ved Princeton og derefter som postdoktorisk forsker ved Carnegie-institutionen.
”Disse bakterier er virkelig unikke i ordets reneste forstand,” sagde Lin, nu ved National Taiwan University. ”Vi ved, hvor isoleret bakterien har været, fordi analyser af vandet, de lever i, viste, at den er meget gammel og ikke er blevet fortyndet med overfladevand. Derudover fandt vi, at kulbrinterne i miljøet ikke kom fra levende organismer, som det er sædvanligt, og at kilden til brintet, der er nødvendigt til deres respiration, kommer fra nedbrydning af vand ved radioaktivt henfald af uran, thorium og kalium. ”
Fordi grundvandet, som holdet indtager for at finde bakterierne kommer fra flere forskellige kilder, er det stadig vanskeligt at bestemme specifikt, hvor længe bakterierne er blevet isoleret. Holdet estimerer tidsrammen til at være et sted mellem tre og 25 millioner år, hvilket antyder, at levende ting er endnu mere tilpasningsdygtige end engang troet.
”Vi ved overraskende lidt om oprindelsen, udviklingen og grænserne for livet på Jorden,” sagde biogeokemiker Lisa Pratt, der ledede Indiana University Bloomington's bidrag til projektet. ”Forskere er lige begyndt at studere de forskellige organismer, der lever i de dybeste dele af havet, og den klippeskorpe på Jorden er praktisk talt uudforsket i dybder mere end en halv kilometer under overfladen. De organismer, vi beskriver i dette papir, lever i en helt anden verden end den, vi kender på overfladen. ”
Den underjordiske verden, sagde Onstott, er en lysfri pool med varmt, under tryk saltet vand, der stinker af svovl og skadelige gasser, som mennesker kunne finde udånding. Men de nyligt opdagede bakterier, som er fjernt beslægtet med Firmicutes-opdelingen af mikrober, der findes i nærheden af undersøiske hydrotermiske åbninger, blomstrer der.
"Strålingen giver mulighed for produktion af masser af svovlforbindelser, som disse bakterier kan bruge som en højenergikilde til mad," sagde Onstott. "For dem er det som at spise kartoffelchips."
Men forskerteamets ankomst bragte et stof ind i den underjordiske verden, som, selvom det er vigtigt for menneskelig overlevelse, viste sig dødeligt for mikroberne - luft fra overfladen.
”Disse critters ser ud til at have et reelt problem med at blive udsat for ilt,” sagde Onstott. ”Vi ser ikke ud til at holde dem i live, når vi prøver dem. Men fordi dette miljø ligner den tidlige jord, giver det os et greb om, hvilken slags skabninger der kunne have eksisteret, før vi havde en ilt-atmosfære. ”
Onstott sagde, at for mange hundreder af millioner af år siden, nogle af de første bakterier på planeten kan have trives under lignende forhold, og at de nyligt opdagede mikrober kunne kaste lys over forskning i livets oprindelse på Jorden.
”Disse bakterier ligger sandsynligvis tæt på træets basis for livets bakteriedomæne,” sagde han. ”De er måske genealogisk ganske gamle. For at finde ud af det, bliver vi nødt til at sammenligne dem med andre organismer som Firmicutes og andre sådanne varmekærlige væsener fra dybhavsåbninger eller varme kilder. ”
Forskningsteamet bygger et lille laboratorium 3,8 kilometer under overfladen i Witwatersrand-regionen i Sydafrika for at gennemføre en yderligere undersøgelse af det nyopdagede økosystem, sagde Onstott, der håber, at fundene vil være nyttige, når fremtidige rumprober sendes for at søge liv på andre planeter.
”Et stort spørgsmål for mig er, hvordan opretholder disse skabninger sig selv?” Onstott sagde. ”Har denne ene bakteriestamme udviklet sig til at have alle de egenskaber, den har brug for for at overleve på egen hånd, eller arbejder de sammen med andre arter af bakterier? Jeg er sikker på, at de vil have flere overraskelser for os, og de kan muligvis vise os en dag, hvordan og hvor vi skal lede efter mikrober andre steder. ”
Andre forfattere af dette værk inkluderer Johanna Lipmann-Pipke fra GeoForschungsZentrum, Potsdam, Tyskland; Erik Boice fra Indiana University; Barbara Sherwood Lollar fra University of Toronto; Eoin L. Brodie, Terry C. Hazen, Gary L. Andersen og Todd Z. DeSantis fra Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, Californien; Duane P. Moser fra Desert Research Institute, Las Vegas; og Dave Kershaw fra Mponeng-minen, Anglo Gold, Johannesburg, Sydafrika.
Pratt og Onstott har samarbejdet i årevis som en del af Indiana-Princeton-Tennessee Astrobiology Institute (IPTAI), et NASA-finansieret forskningscenter, der fokuserer på at designe instrumenter og sonder til livdetektion i klipper og dybt grundvand på Jorden under planlægning af efterforskning under jorden Mars. IPTAIs henstillinger til NASA vil trække på fund, der er drøftet i videnskabsrapporten.
Dette arbejde blev også støttet af tilskud fra National Science Foundation, US Department of Energy, National Science Council of Taiwan, Natural Sciences and Engineering Research Council i Canada, Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Research Foundation) og Killam Fellowships-programmet .
Original kilde: Princeton University News Release
