Tre nya studier från University of Maryland School of Medicine (UMSOM) forskare har identifierat nyckelfaktorer som hjälper mikrober att överleva i tuffa miljöer.

Resultaten, som har konsekvenser för bioteknik och förstå liv under extrema förhållanden, var i Förfaranden från National Academy of Sciences ( PNAS ), Astrobiologi , och den International Journal of Astrobiology .

"Vårt arbete utnyttjar överflödet av genomiska och transkriptomiska data. Genomiska data representerar vägkartor, och genetik, biokemi, och mikrobiologi är fordonen för att utforska och utöka kunskap, "sa huvudförfattaren om studierna, Shiladitya DasSarma, professor vid Institutet för marin och miljöteknik vid UMSOM -avdelningen för mikrobiologi och immunologi "Med hjälp av detta tvärvetenskapliga tillvägagångssätt i vår serie av senaste tidningar, vi har bättre definierat gränserna för liv och de mekanismer som dessa härdiga mikrober och deras proteiner använder för att överleva och fungera i kyla, salt, och vattenbegränsade miljöer, som finns på Mars. Våra studier har också tillämpningar inom grön bioteknik här på jorden. "

Den senaste PNAS artikeln bygger på tidigare analyser av prof. DasSarma och flera kollegor, som identifierade viktiga proteiner i mikrober som finns i extremt salta miljöer. De undersökte aminosyrasammansättningen för flera av mikrobens proteiner. Proteinytorna är negativt överladdade jämfört med alla andra organismer. Dessa proteiner använder de negativa laddningarna för att tätt binda vattenmolekyler för att stanna kvar i lösningen och bekämpa effekterna av höga halter av salt och torrhet. De fokuserade på en mikrobe som heter H. lacusprofundi (Hla), från Deep Lake, en mycket salt sjö i Antarktis.

De ville ta reda på hur proteiner från mikroben fungerar i de dubbla ytterligheterna med mycket salt, mycket kalla miljöer. De fann att vissa aminosyror var vanligare i mikroben. De fokuserade på ett enzym, beta-galaktosidas. De upptäckte viktiga skillnader mellan versioner av enzymet i Hla och versioner i mikrober som lever i tempererade miljöer. Bland de viktigaste skillnaderna:lösare packning av atomer och större flexibilitet i kallt fungerande enzymer.

En annan studie, publiceras idag i tidningen Astrobiologi , utökar studien, genom att undersöka enzymernas roll i mikrobens förmåga att överleva i närvaro av giftiga salter. Denna forskning har konsekvenser för dekontaminering av giftiga miljöer, liksom livet på andra planeter som Mars, där dessa giftiga salter, särskilt en som kallas magnesiumperklorat, har identifierats på ytan.

Den tredje studien, publicerades förra månaden i International Journal of Astrobiology , visade att Hla och andra liknande härdiga mikrober kan överleva resor in i stratosfären, många mil över jordens yta, där förhållandena liknar dem på Mars. Stratosfären är extremt kall, har lite syre och har höga nivåer av skadlig ultraviolett strålning.

Dessa studier har också potential att vara användbara för bioteknik. Tillvägagångssättet i PNAS -studien kan användas för att designa värdefulla enzymer som fungerar vid lägre temperaturer. Till exempel, modifierat beta-galaktosidas kan användas för att tillverka laktosfri mjölk vid kalla temperaturer, och andra enzymer kan skräddarsys för andra "gröna" industriella processer vid reducerade temperaturer, därigenom minskar mängden energi som krävs i tillverkningsprocessen. Perklorat används i raketbränsle och fyrverkerier och är en vanlig giftig förorening i en del grundvatten. Arbetet inom astrobiologi kan leda till en metod för borttagning.