Närvaron av mikrobiellt liv i jordens stratosfär öppnar inte bara upp en ny arena där man kan studera extremofiler, men ökar utbudet av möjliga miljöer där vi kan hitta liv på andra planeter. Detta är slutsatsen av en ny studie som sammanfattar vad vi vet om stratosfärlivet hittills.

Stratosfären är den atmosfäriska zonen som ligger direkt ovanför den dynamiska troposfären där vi bor, men det är mest ett mysterium när det kommer till livet som finns där.

Du kanske inte inser det när du stirrar ut genom ett flygplansfönster (vi flyger genom stratosfärens lägsta nivåer när vi kryssar över 35, 000 fot), men det finns alla typer av mikroorganismer där ute, enligt professor Shiladitya DasSarma, som är mikrobiolog vid University of Maryland School of Medicine, USA, och en medförfattare till den nya studien, som publiceras i tidskriften Current Opinion in Microbiology.

"Rent generellt, folk tänker inte på att mikrober är luftburna, " säger han till Astrobiology Magazine. "Men det finns ett talesätt inom mikrobiologi:Allt finns överallt."

Dock, det finns "mycket få studier för närvarande" som tittar på den atmosfäriska biomen. En del av problemet är att det finns en låg densitet av celler i en stor volym luft. Men när man ser det globalt, siffrorna är betydande:1021 är den nuvarande uppskattningen av antalet celler som lyfts upp i atmosfären årligen.

Fortfarande, det inblandade utrymmet är enormt:"När du pratar om hela atmosfären på en planet, hur gör man en undersökning av det?" frågar Priya DasSarma, en forskare också från University of Maryland och studiens huvudförfattare. Hon menar att det måste vara en samhällsövning med en lång tidslinje, vilket så småningom skulle resultera i vad hon kallar en "Atlas of Stratospheric Microbes".

"Ett program som det skulle vara otroligt produktivt och intressant och värdefullt, " hon säger, inte bara för vad den kunde berätta om livet på jorden, men också hur celler kunde överleva och till och med anpassa sig till liv på andra planeter. Det har konsekvenser när det gäller planetskydd (att inte exponera andra planeter för terrestra bakterier), och till astrobiologi mer allmänt.

"När vi mäter responsen från jordelivet i extrema miljöer på jorden, vi kan lära oss mer om beboelighet över hela solsystemet och var vi kan förfina sökandet efter liv någon annanstans, " säger Dr. David J. Smith, en senior mikrobiolog i Space Biosciences Division vid NASA:s Ames Research Center.

Extrem miljö

Förhållandena i stratosfären är brutala – det är en torr, kall, hypobarisk (dvs lågt tryck), ultraviolett-dränkt miljö, vilket är anledningen till att den fungerar som en lämplig analog till livet på andra världar med liknande förhållanden.

"Temperaturerna, UV och torrhet liknar Mars, så det är en bra proxy, " säger Shiladitya DasSarma. Ändå, livet består. Bakterier och svampar försvinner vanligtvis i denna typ av miljö, men de som överlever gör det via några strategier. Till exempel, att bilda sporer är ett beprövat sätt att skydda genetiskt material.

Ändå har även icke-sporbildande extremofiler mekanismer för att skydda sig själva. "Det finns ett brett utbud av stress-överlevnadsmekanismer, " säger Shiladitya DasSarma. "För UV, ett antal [extremofiler] har DNA-skada-reparationsmekanismer. Andra har ytterligare, mer lugna metoder, som extrema halofiler som kan överleva situationer med mycket låg vatten eftersom deras proteiner är designade för att hålla fast vid vilken liten mängd vatten som helst."

Förorenar andra världar

Om livet kan överleva förhållandena i stratosfären, kanske livet också kan överleva i rymden. När det gäller mikrober som liftar på interplanetära rymdfarkoster, det kommer att bli allt viktigare att vi vet vilka av dessa bakterier, arkéer eller svampar kan överleva, eftersom vi vet från stratosfärsstudierna att kalla temperaturer, UV-strålning och andra faktorer dödar inte varenda cell.

För närvarande, rymdorganisationer inklusive NASA har mandat att inte exponera andra planeter för jordens mikrofauna, så försiktighetsåtgärder vidtas innan landare sjösätts. I de flesta fall är det sannolikt inte mycket som kommer att förbli vid liv efter att ett rymdskepp har översvämmats i kosmiska strålar. Dock, vi vet av erfarenhet hur tåliga invasiva arter på jorden kan vara – det finns en anledning till att livet finns "överallt" på jorden.

"Vi vet att Mars är en dammig planet och rymdfarkoster belagda med damm kan skugga vissa mikrobiella liftare, säger Smith, som publicerade en artikel 2017 som undersökte denna idé. "Också, en del av biobördan [mängden mikrober som överlever på rymdfarkoster] är inbäddade djupt inuti rymdfarkostens hårdvara där de är skyddade från strålning, avsevärt minska eller helt eliminera effekterna av UV." Med bara minimalt skydd, mikrober kan använda samma strategier som gör att de kan överleva i stratosfären – som DNA-reparation av UV-skador, eller vattenlagring – för att hålla sig vid liv långt från jorden.

Det är viktigt att komma ihåg att att överleva inte nödvändigtvis betyder att frodas. Bara för att en organism gör det, säga, Mars, betyder inte att det kommer att vara livskraftigt och reproduceras. Det är därför att veta mer om extremofiler, särskilt de i jordens stratosfär, är nyckeln.

Omvänt, någon gång kanske vi faktiskt vill att några av dessa mikroorganismer ska frodas, because good bacteria are going to be important partners for us when we set up human colonies. "If we want to go to Mars and inhabit it, we are going to want to bring whatever microbes and macrobes [i.e. larger lifeforms] with us that we need to survive there, " says Priya DasSarma. "But we don't want to bring anything that contaminates or destroys the environment that we're going to."

Knowing how and why tough organisms persist in the stratosphere above our heads will be important when it comes to protecting planets that we explore in the short term. Under tiden, looking farther into the future, those same extreme lifeforms could eventually help us to survive on other worlds as we expand out into the galaxy.

Den här historien återpubliceras med tillstånd av NASAs Astrobiology Magazine. Utforska jorden och bortom på www.astrobio.net.