Den extremt salta, mycket kalla och nästan syrefria miljön under permafrosten i Lost Hammer Spring i Kanadas högarktis är den som mest liknar vissa områden på Mars. Så om du vill lära dig mer om de typer av livsformer som en gång kunde ha existerat - eller fortfarande kan existera - på Mars, är det här ett bra ställe att leta. Efter mycket sökande under extremt svåra förhållanden har McGill University-forskare hittat mikrober som aldrig tidigare har identifierats. Dessutom, genom att använda state-of-the-art genomiska tekniker, har de fått insikt i deras metabolism.

I en ny artikel i The ISME Journal , visar forskarna för första gången att mikrobiella samhällen som lever i Kanadas högarktis, under förhållanden analoga med dem på Mars, kan överleva genom att äta och andas enkla oorganiska föreningar av ett slag som har upptäckts på Mars (som metan). sulfid, sulfat, kolmonoxid och koldioxid). Denna upptäckt är så övertygande att prover av Lost Hammer ytsediment valdes ut av European Space Agency för att testa livsdetekteringsförmågan hos de instrument de planerar att använda på nästa ExoMars-uppdrag.

Utveckla en plan för livet på Mars

Lost Hammer Spring, i Nunavut i Kanadas högarktis, är en av de kallaste och saltaste terrestra källorna som hittills upptäckts. Vattnet som färdas upp genom 600 meter permafrost till ytan är extremt salt (~24% salthalt), perennt vid minusgrader (~-5 °C) och innehåller nästan inget syre (<1ppm löst syre). De mycket höga saltkoncentrationerna hindrar Lost Hammer-källan från att frysa, vilket bibehåller en livsmiljö för flytande vatten även vid minusgrader. Dessa förhållanden är analoga med dem som finns i vissa områden på Mars, där utbredda saltavlagringar och möjliga kalla saltkällor har observerats. Och medan tidigare studier har hittat bevis på mikrober i den här typen av Mars-liknande miljö, är det här en av mycket få studier för att hitta mikrober levande och aktiva

För att få insikt i vilken typ av livsformer som skulle kunna existera på Mars, har en forskargrupp från McGill University, ledd av Lyle Whyte vid Institutionen för naturresursvetenskap, använt toppmoderna genomiska verktyg och encellsmikrobiologiska metoder för att identifiera och karakterisera en ny, och ännu viktigare, en aktiv mikrobiell gemenskap i denna unika vår. Att hitta mikroberna och sedan sekvensera deras DNA och mRNA var ingen lätt uppgift.

Det krävs en ovanlig livsform för att överleva under svåra förhållanden

"Det tog ett par års arbete med sedimentet innan vi framgångsrikt kunde upptäcka aktiva mikrobiella samhällen", förklarar Elisse Magnuson, en Ph.D. student i Whytes labb, och den första författaren på tidningen. "Saltigheten i miljön stör både utvinningen och sekvenseringen av mikroberna, så när vi kunde hitta bevis på aktiva mikrobiella samhällen var det en mycket tillfredsställande upplevelse."

Teamet isolerade och sekvenserade DNA från vårsamhället, vilket gjorde att de kunde rekonstruera genom från cirka 110 mikroorganismer, varav de flesta aldrig har setts tidigare. Dessa genom har gjort det möjligt för teamet att avgöra hur sådana varelser överlever och frodas i denna unika extrema miljö, fungerade som ritningar för potentiella livsformer i liknande miljöer. Genom mRNA-sekvensering kunde teamet identifiera aktiva gener i genomen och i huvudsak identifiera några mycket ovanliga mikrober som aktivt metaboliserar i den extrema vårmiljön.

Inget behov av organiskt material för att stödja livet

"Mikroberna vi hittade och beskrev vid Lost Hammer Spring är överraskande, eftersom de, till skillnad från andra mikroorganismer, inte är beroende av organiskt material eller syre för att leva", tillägger Whyte. "Istället överlever de genom att äta och andas enkla oorganiska föreningar som metan, sulfider, sulfat, kolmonoxid och koldioxid, som alla finns på Mars. De kan även fixera koldioxid och kvävegaser från atmosfären, som alla gör dem mycket anpassade för att både överleva och frodas i mycket extrema miljöer på jorden och utanför."

Nästa steg i forskningen kommer att vara att odla och ytterligare karaktärisera de mest rikliga och aktiva medlemmarna av detta märkliga mikrobiella ekosystem, för att bättre förstå varför och hur de frodas i den mycket kalla, salta, lera av Lost Hammer Spring. Forskarna hoppas att detta i sin tur kommer att hjälpa till vid tolkningen av de spännande men gåtfulla svavel- och kolisotoperna som helt nyligen erhölls från NASA Curiosity Rover i Gale-kratern på Mars. + Utforska vidare

Astrofysiker undersöker möjligheten till liv under Mars yta