Tutkijat löysivät bakteereja kivien sisältä – näin se voi tarkoittaa elämää Marsissa

Meren pinnan alla olevien kivien sisältä löydetyt bakteerit viittaavat siihen, että elämä Marsissa voi olla todennäköisempää kuin aiemmin on uskottu. Jos nämä mikroskooppiset olennot pystyivät kukoistamaan näissä olosuhteissa Maassa, tutkijat teoretisoivat, elämänmuotoja on saattanut muodostua samankaltaisten rakenteiden sisälle myös Punaisella planeetalla.

Bakteerit löytyivät ohuiden halkeamien sisältä Tyynen valtameren alta merenpohjan alta talteen otetuista kivistä. Löydön tehnyt työryhmä uskoo, että halkeamat voisivat pitää sisällään yhtä runsaita ja monimuotoisia bakteerikokoelmia kuin ihmisen suolisto – noin 10 miljardia solua kuutiosenttimetriä kohden (0,06 kuutiosenttimetriä). Tämä on 100 miljoonaa kertaa tiheämpi kuin bakteerien keskimääräinen jakauma merenpohjassa sillä alueella, josta näytteet kerättiin.

”Olen nyt melkein yli-innokas odottamaan, että Marsista löytyy elämää. Jos näin ei ole, täytyy olla, että elämä on riippuvainen jostain muusta prosessista, jota Marsissa ei ole, kuten laattatektoniikasta”, Tokion yliopiston apulaisprofessori Yohey Suzuki totesi.

I wanna rock!

Vedenalaisista tulivuorista purkautuu laavaa jopa 1200 celsiusasteen (2 200 Fahrenheitin) lämpötilassa. Tämä materiaali jäähtyy viileässä vedessä muodostaen kiviä, jotka ovat täynnä pieniä halkeamia. Miljoonien vuosien kuluessa nämä halkeamat (halkaisijaltaan enintään 1 mm tai 1/25 tuumaa) täyttyvät savella, jota käytetään keramiikan valmistukseen. Bakteerit löytävät pian tiensä saveen, jossa ne voivat lisääntyä ja kukoistaa suuriksi pesäkkeiksi.

Näytteet kerättiin Etelä-Tyynenmeren vesistä loppuvuodesta 2010 IODP-ohjelman (Integrated Ocean Drilling Program) aikana. Retkikuntaryhmä keräsi ydinnäytteitä kolmesta paikasta Tahitin ja Uuden-Seelannin väliseltä alueelta.

”Esi-isien mikrobit pääsivät todennäköisesti basaltin murtumien läpi virtaavan meriveden mukana. Savi muodostui paikallaan basaltin muuttuessa. Tyypillisessä valtameribasaltissa on nuorena noin 15 % murtumia. Merivesi virtaa jatkuvasti näiden murtumien läpi. Kun sekundääriset mineraalit (kuten savi) kasvavat murtumissa, murtumatilavuus pienenee. Tästä mineraalien kasvusta huolimatta jotkin murtumat pysyvät riittävän avoimina, jotta meriveden virtaus basaltin läpi voi jatkua monien kymmenien miljoonien vuosien ajan (koko tutkimuksemme basaltin yli 100 miljoonan vuoden eliniän ajan)”, selitti The Cosmic Companion -lehdelle Tyynenmeren tutkimusretkikuntaa johtanut tohtori Steven D’Hondt Rhode Islandin yliopistosta.

Lähetys oli varustettu poralla, joka oli liitetty 5,7 kilometrin pituiseen metalliputkeen. Pora leikkasi jopa 125 metriä (410 jalkaa) merenpohjan alla olevan materiaalin läpi. Näytesydämet, joiden läpimitta oli 6,2 cm (2,4 tuumaa), paljastivat noin 75 metriä (245 jalkaa) sedimenttiä 44 metrin (130 jalkaa) kiinteän kallion yläpuolella.

”Valtameren ylempi kuori koostuu pääasiassa basalttisesta laavasta. Sitä on syntynyt jatkuvasti maapallolla ~3,8 miljardin vuoden ajan. Basalttilaavaa purkautuu ja jähmettyy valtameren keskiharjanteilla, joissa korkealämpöiset basaltti-merivesireaktiot tuottavat merkittävää energiaa kemosynteettisen elämän ylläpitämiseksi”, tutkijat kuvaavat Communications Biology -lehdessä.

Analyysi paljasti, että näytekolmikon iät vaihtelevat suuresti. Yhden ytimen todettiin olevan 13,5 miljoonaa vuotta vanha, kun taas toinen oli 20 miljoonaa vuotta vanhempi. Vanhimman näytteistä osoitettiin muodostuneen 104 miljoonaa vuotta ennen ajanlaskumme alkua.

Kumpikin ydin kerättiin alueilta, jotka sijaitsivat hyvien etäisyyksien päässä hydrotermisistä purkauksista tai merenpohjan alla olevista vesikanavista. Tämä sijoittelu auttaisi varmistamaan, että näytteiden sisältämistä savista löytyneet bakteerit muodostuivat luontaisesti halkeamien sisällä.

”Nämä halkeamat ovat erittäin ystävällinen paikka elämälle. Savimineraalit ovat kuin taikamateriaalia maapallolla; jos savimineraaleja löytyy, niissä elää lähes aina mikrobeja”, Suzuki selitti.

Valmis ennen tutkimuskäsittelyä jokaisen ydinnäytteen ulkopuoli steriloitiin pesemällä se keinotekoisella merivedellä ja nopealla polttamisella, samaan tapaan kuin kokki voi liekittää ruokaa.

Vihreä kone

Kymmenkunta vuotta sitten ydinnäytteitä tutkivat tutkijat olisivat hakanneet pois näytepylvään uloimman kerroksen ja murskanneet ytimen sisäosista löytyneen materiaalin. Murskatun kiven sisällä olevat solut olisi sitten laskettu.

Näytteiden alustava analyysi ei paljastanut bakteerien esiintymistä kaukana merenpohjan alapuolella.

”Mikrobisolujen määrä on alhaisempi kuin kaikissa aiemmin poratuissa kohteissa. Laskettavissa olevat solut häviävät sedimentin syvyyden kasvaessa jokaisessa Etelä-Tyynenmeren pyörteessä sijaitsevassa paikassa”, tutkijat kuvailivat vuonna 2011.

Geologit, kemistit ja biologit viettivät yli vuosikymmenen kehittäen ja hioen uusia testausmenetelmiä.

Suzukit saivat inspiraationsa tavasta, jolla ohuita viipaleita elimistön kudoksesta valmistetaan tutkittavaksi, ja valmistivat ohuita viipaleita ydinnäytteistä, ja he käyttivät erikoisvalmisteista epoksia, jolla palat saatiin pidettyä yhdessä. Tämän jälkeen näytteet käsiteltiin DNA:ta värjäävällä väriaineella, ja näytteitä tutkittiin erilaisia mikroskooppeja hyödyntäen.

Työryhmä löysi aerobisia bakteereja, jotka loistivat vihreinä palloina, jotka olivat pakkautuneet yhteen kirkkaan oransseiksi putkiksi, eli savesta kertovaksi rakenteeksi. Tutkijat arvelevat, että nämä tunnelit voisivat keskittää ravinteita, joita bakteerit käyttävät polttoaineena, mikä tekee niistä houkuttelevan kodin mikro-organismeille.

Savirakenteiden sisällä olevien bakteerien DNA:ta tutkittiin myös yksityiskohtaisesti. Tutkijat löysivät erilaisia bakteerilajeja, jotka olivat ainutlaatuisia jokaisessa kolmessa paikassa, joista näytteitä otettiin. Tutkijat arvelevat, että kivinäytteiden iällä on saattanut olla merkitystä eri lajien lisääntymisen ohjaamisessa kullakin paikkakunnalla.

Tutkimus viittaa siihen, että myös Marsin mikroskooppiset elämänmuodot saattavat keskittyä samankaltaisiin rakenteisiin ja tarjota bakteereille tervetulleen kodin Marsin ankarassa ympäristössä. Alla olevalla NASA:n videolla näkyy, että Curiosity-mönkijä on löytänyt orgaanisia aineita Marsin muinaisista kivimuodostelmista.

”Mineraalit ovat kuin sormenjälki siitä, millaiset olosuhteet vallitsivat saven muodostuessa. Neutraali tai lievästi emäksinen taso, matala lämpötila, kohtalainen suolapitoisuus, rautapitoinen ympäristö, basalttikivi – kaikki nämä olosuhteet ovat yhteisiä syvän valtameren ja Marsin pinnan välillä”, Suzuki sanoo.

Vuonna 2017 tehdyssä tutkimuksessa ehdotettiin, että metanogeenit – yksi maapallon vanhimmista elämänmuodoista, joka käyttää hiilidioksidia ja vetyä eloonjäämiseen – voisivat kukoistaa Marsin matalapaineisessa atmosfäärissä.

”Kaikissa ympäristöissä, joita löydämme täältä maapallolta, on jonkinlaista mikro-organismia melkeinpä jokaisessa niistä. On vaikea uskoa, ettei muillakin planeetoilla tai kuissa olisi muitakin organismeja”, totesi Rebecca Mickol, Arkansasin yliopiston astrobiologi ja metanogeenitutkimuksen johtava tutkija.

Vaikka Marsissa on ankara ympäristö, se on silti edelleen yksi Aurinkokunnan todennäköisimmistä paikoista, josta voi löytyä vierasta elämää. Nyt tiedämme katsoa pienten savitunneleiden sisälle löytääkseen, missä maan ulkopuoliset organismit saattavat vielä piileskellä.

Tämän artikkelin on alun perin julkaissut The Cosmic Companion -sivustolla James Maynard, tähtitieteen toimittaja, kahvin, scifin, elokuvien ja luovuuden ystävä. Maynard on kirjoittanut avaruudesta 10-vuotiaasta lähtien, mutta hän ”ei ole vieläkään Carl Sagan.” Voit lukea tämän alkuperäisen jutun täältä.