Dr Alberto Perez-Huerta använder atomsondstomografi för att studera organiskt material. Kredit:University of Alabama i Tuscaloosa
Med hjälp av ett kraftfullt mikroskop har forskare vid University of Alabama visat en metod som kan ge starka data för att avgöra livets ursprung på jorden och om liv fanns på andra planeter.
Ledda av UA-geologer som specialiserat sig på att använda kraftfulla mikroskop på biologiskt material, visade forskare att spårelement från tidigt mikrobiellt liv kan hittas i stenar och mineraler, vilket kan hjälpa till att avgöra när livet började på jorden, enligt fynd publicerade i Proceedings of the National Academy of Sciences .
Vissa bakterier skapar kristaller, men det kan vara svårt att avgöra om en uråldrig liten kristall i en bergart skapades av bakterier eller genom oorganisk mineralbildning. Genom att använda atomsondtomografi i en studie ledd Dr. Alberto Perez-Huerta, UA-professor i geologisk vetenskap, visade forskare att de kan identifiera de kemiska avtrycken i nanoskala som lämnas av bakterierna som skiljer kristallerna från de som bildas i en geologisk process.
Metoden skulle kunna användas på prover från andra planeter som en meteorit eller ett exemplar som returnerats från Mars med rymdfarkoster för att bedöma om det en gång fanns bakterier närvarande i provet, enligt resultaten.
"Tidigare studier som har argumenterat för en koppling mellan livets ursprung och mineraler har varit baserade på indicier," sa Perez-Huerta. "Vårt tillvägagångssätt ger den rykande pistolen som gör det möjligt för forskare att faktiskt visualisera direkta bevis för den länken. Detta kan låsa upp en hel del värdefull data om hur livet såg ut för miljoner år sedan på jorden och kan väcka frågor om vad som utgör liv på andra planeter."
För studien använde UA-forskare de instrument som finns tillgängliga vid Alabama Analytical Research Center, en forskningsanläggning dedikerad till karakterisering i nanoskala - studera och manipulera material som kan vara 1 000 gånger mindre än ett människohår. Den innehåller atomsonder som visar en detaljerad 3D-atomkarta över ett material.
I den skalan har det dock varit svårt att studera organiska material, vilket begränsar svaren på frågan om när liv uppstod på jorden. Forskare daterar de tidigaste stenarna till att vara cirka 3,8 miljarder år gamla med potentiella bevis på att bakterier dyker upp i stenar för cirka 3,5 miljarder år sedan. Det är dock inte klart hur eller exakt när bakterier bildades, och det är inte heller klart vilken typ av bakterier som bildades tidigast.
Kristallbildning är den mest sannolika platsen att hitta dessa tidiga mikrober. En typ av livsform som kallas magnetotaktiska bakterier bildar magnetiska kristaller inuti sig själva för att anpassa sig till jordens magnetfält, vilket i huvudsak skapar en kompass för navigering. När de dör lämnas kristallerna kvar, men i den storleken har det varit svårt att avgöra om en kristall kom från bakterierna.
Med hjälp av prover som är kända för att ha organiska kristaller visade det UA-ledda projektet att de magnetotaktiska bakterierna lämnar efter sig spår i nanostorlek av grundämnena kol och kväve, nödvändiga för liv på jorden.
"Vi har visat att vi i denna lilla skala kan hitta de viktigaste byggstenarna för livet," sa Perez-Huerta. "Förmågan att hitta dessa biosignaturer tillåter oss att förstå de primitiva livsformer som började evolutionen." + Utforska vidare
