En unik prototyp av mikrobiellt liv designad på ett äkta material från Mars:den genomsökningselektronmikroskopiska bilden av M. sedula-cell odlad på Black Beauty. Bilden avslöjar inhomogena, robust och grov cellulär inre av M. sedula fylld med kristallina avlagringar. Kredit:Tetyana Milojevic
Experimentell mikrobiellt assisterad kemolitotrofi ger en möjlighet att spåra de förmodade bioförändringsprocesserna i Marsskorpan. En studie om Noachian Martian breccia Northwest Africa (NWA) 7034, sammansatt av forntida (ca. 4,5 Gyr gamla) jordskorpa material från Mars har levererat en unik prototyp av mikrobiellt liv experimentellt designad på faktiska Mars material. Som forskarna visar i det aktuella numret av Naturkommunikation Jord och miljö , denna livsform av en ren Mars-design är en rik källa till Mars-relevanta biosignaturer. Studien leddes av Tetyana Milojevic, chefen för Space Biochemistry-gruppen vid Wiens universitet.
Tidig Mars anses vara en miljö där liv möjligen kunde ha funnits. Det fanns en tid i Mars geologiska historia då den kunde ha varit väldigt lik jorden och hyste liv som vi känner det. I motsats till de nuvarande förhållandena på Mars, kroppar av flytande vatten, varmare temperatur och högre atmosfärstryck kunde ha funnits i Mars tidiga historia. Potentiella tidiga former av liv på Mars borde ha kunnat hämta energi från oorganiska mineralkällor och omvandla CO 2 till biomassa. Sådana levande varelser är stenätande mikroorganismer som kallas "kemolitotrofer, " som är kapabla att omvandla energi av stenar till livsenergi.
Mars stenar som energikälla för forntida livsformer
"Vi kan anta att livsformer som liknar kemolitotrofer fanns där under de första åren av den röda planeten, " säger astrobiolog Milojevic. Spåren av detta uråldriga liv (biosignaturer) kunde ha bevarats inom Noachian terräng med fuktrik forntida geologisk historia och mineralkällor som kunde ha koloniserats av kemolitotrofer. För att korrekt bedöma Mars-relevanta biosignaturer, det är ytterst viktigt att överväga kemolitotrofer i Martian-relevanta mineralogiska miljöer.
Elementär ultrastrukturell analys av en M. sedula-cell odlad på den äkta Noachian Martian breccia Black Beauty. Kredit:Tetyana Milojevic
En av sällsynta bitar av Mars stenar krossades nyligen för att föreställa sig egenskaperna hos liv baserat på material från mars. Forskarna använde den äkta Noachian Martian breccia Northwest Africa (NWA) 7034 (med smeknamnet "Black Beauty") för att odla den extrema termoacidofila Metallosphaera sedula, en gammal invånare av terrestra termiska källor. Detta breccierade regolitprov representerar den äldsta kända Mars-skorpan från de gamla kristallisationsåldrarna (ca 4,5 Ga).
Ett exemplar av "Black Beauty"
"Black Beauty är bland de sällsynta ämnena på jorden, en unik Mars-breccia bildad av bitar av Mars-skorpan (några av dem är daterade till 4,42 ± 0,07 miljarder år) och skjutits ut för miljoner år sedan från Mars-ytan. Vi var tvungna att välja ett ganska djärvt tillvägagångssätt att krossa några gram dyrbar Mars-sten för att återskapa det möjliga utseendet på Mars tidigaste och enklaste livsform, " säger Tetyana Milojevic, motsvarande författare till studien, om sonden som tillhandahölls av kollegor från Colorado, U.S.A.
Som ett resultat, forskarna observerade hur en mörk, Finkornig grundmassa av Black Beauty biotransformerades och användes för att bygga upp konstitutiva delar av mikrobiella celler i form av biominerala avlagringar. Med hjälp av en omfattande verktygslåda med banbrytande tekniker i samarbete med det österrikiska centret för elektronmikroskopi och nanoanalys i Graz, forskarna utforskade unika mikrobiella interaktioner med den äkta Noachian Martian breccia ner till nanoskala och atomär upplösning. M. sedula som levde på jordskorpans material producerade distinkta mineralogiska och metaboliska fingeravtryck, som kan ge en möjlighet att spåra de förmodade bioförändringsprocesserna i Marsskorpan.
4,42 miljarder år gamla Black Beauty-exemplar anlände till Space Biochemistry Group, Wiens universitet (Milojevic Tetyana (vänster), Kölbl Denise) från Colorado, USA. Ett fragment av den äkta Noachian Martian breccia NWA 7034 (Black Beauty) som användes i studien. Kredit:Oleksandra Kirpenko
Analysera metaboliska och mineralogiska fingeravtryck
"Växt på material från marsjord, mikroben bildade en robust mineralkapsel bestående av komplexbundet järn, mangan och aluminiumfosfater. Förutom den massiva inkorsningen av cellytan, vi har observerat intracellulär bildning av kristallina avlagringar av mycket komplex natur (Fe, Mn-oxider, blandade Mn-silikater). Dessa är särskiljbara unika egenskaper för tillväxt på Noachian Martian breccia, som vi inte observerade tidigare när vi odlade denna mikrob på terrestra mineralkällor och en stenig kondritisk meteorit, säger Milojevic, som nyligen fick ett ERC Consolidator Grant för sin forskning som ytterligare undersöker biogeniciteten hos material från mars.
De observerade mångfacetterade och komplexa biomineraliseringsmönstren av M. sedula odlad på Black Beauty avslöjade de rika, mångfaldig mineralogi och multimetallisk natur hos denna forntida Mars-meteorit. De unika biomineraliseringsmönstren för Black Beauty-odlade celler från M. sedula understryker vikten av experiment på äkta marsmaterial för Mars-relevanta astrobiologiska undersökningar. "Astrobiologisk forskning om Black Beauty och andra liknande prover kan leverera ovärderlig kunskap för analys av returnerade Mars-prover för att bedöma deras potentiella biogenicitet, avslutar Milojevic.
