Welche Arten von Lebensformen eigentlich könnte Leben auf dem Mars?


Gestern, entfacht NASA unsere Hoffnungen auf die Suche nach außerirdischen Lebensformen, als der erste direkte Nachweis von flüssigem Wasser auf dem Mars bekannt. Aber bevor wir anfangen, schwelgen in Phantasien Raum Krabben und Reptilien Wesen, wir sollten nicht vergessen, dass Mars eine eisige Welt mit einer dünnen Atmosphäre. Und das wirft eine offensichtliche Frage: welche Arten von Lebensformen könnten tatsächlich dort leben?

Alle Leben auf dem Mars ist heute fast sicher mikrobielle, aber darüber hinaus wir nicht sicher sein alles bis wir tatsächlich es auszugraben und zu studieren. Dennoch können wir einige Vermutungen über die Natur des Mars Leben machen, indem man einen tiefen Einblick in einige der verrücktesten Biologie auf dem Planeten Erde.

Manche mögen es kalt und salzig

Pro NASA, der "stärkste Beweis noch", dass flüssiges Wasser, das fließt zeitweise auf der Martian Oberfläche aus einem neuen spektroskopischen Analyse kommt, hydratisiert die gefunden Perchlorat Salze im Fluss Streifen an den Wänden der Martian Krater. Salz in Wasser auflösen ist eine der besten Möglichkeiten, halten Sie es vor dem Einfrieren bei Minusgraden Temperaturen und Perchlorat Salze, die aus Chlor und Sauerstoff gebunden zu verschiedenen anderen Atomen bestehen, machen den Job besser als die meisten. Bestimmte Perchlorate sind bekannt, um zu verhindern, dass Flüssigkeiten Einfrieren bei Temperaturen so niedrig wie-94 Grad Fahrenheit (-70 Grad Celsius).

Dunkle engen Streifen, genannt "wiederkehrende Neigung Lineae," ergeben sich aus den Wänden des Garni Crater auf dem Mars. Diese Streifen sind starke Indizien für flüssiges Wasser auf dem Mars heute betrachtet. Image Credit: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

So das denken, die auf dem Mars geht, fließt salzigen flüssiges Wasser gelegentlich Kraterwände, Hinterlegung Salz Streifen, wie es in der dünnen Atmosphäre verdampft. Ob das Wasser in unterirdischen Lagerstätten stammen, oder ob Perchlorat Salze sind buchstäblich zieht Wasserdampf aus der Luft bleibt abzuwarten.

Nun, bevor wir zu tief in unsere biologischen Spekulationen hier bekommen, ist es wichtig zu bedenken, dass diese Laugen Periode zu extrem für ein Leben sein können. "Es gibt Salzlaugen auf der Erde, die für das Leben zu salzig sind," sagte NASA Astrobiologe und bekannter Mars Terraforming-Enthusiasten Chris McKay Gizmodo in einer e-Mail. "Die berühmteste ist Don Juan Pond in der Antarktis. "Diese [Mars] Sole ist sogar salziger als die Kalzium-Chlorid-Sole in Don Juan Teich."

Wie dem auch sei, sind diese Laugen immer noch ein guter Ort für uns zu beginnen, sich vorzustellen, die Arten der Lebensräume, die auf dem Mars existieren könnte , und die Anpassungen Leben würde zum Überleben brauchen. Also, welche Arten von Lebensformen in sehr kalt, sehr salzigen Wasser leben kann?

Wissenschaftler haben im Laufe der Jahre eine Vielzahl von halophile (Salz-liebenden) identifiziert und psychrophilen (Kälte-liebenden) Mikroben hier auf der Erde. Vor kurzem haben wir noch ein paar Psychrohalophiles gefunden – Sie ahnen es, Kälte-Salz-Liebhaber – gedeihen in salzigen, antarktischen Seen oder Venen Flüssigkeit im Gletschereis Blätter eingeklemmt. Die Temperatur und den Salzgehalt Grenzen für diese Organismen sind nicht gut etablierte, obwohl nur grobe maximal 10° F (-12ºC) für die Zellteilung und -4ºF (-20 º c) für grundlegende Funktionen des Stoffwechsels ist vorgeschlagen worden. Ein Psychrohalophile, Psychromonas Ingrahamii, wächst bei Temperaturen so niedrig wie 10ºF und Salz-Konzentrationen von bis zu 20 %.

Scanning Electron Schliffbild von Bakterienzellen eisiger Sole Kanäle in der Antarktis See Vida bewohnen. Image Credit: Christian H. Fritsen, Desert Research Institute

Wie verwalte Mikroben auf der Erde in dieser Art von Umgebung? Um zu verhindern, sich wie eine Schnecke in Salz Haufen Ausdörrende, ziehen Lebensräume aktiv Salz in ihre Zellen. Wird salzig setzt des Osmose Farbverlaufs auf Ihrer Seite (d. h. Wasser fließt in Ihre Zelle nicht aus ihm heraus), aber es hat auch den zusätzlichen Vorteil gewährleisten Sie nicht einfrieren, solide — was Stoffwechsel eher unmöglich machen würde.

Physiologische Anpassungen in einem psychrophilen. Image Credit: Maayer Et Al. 2014

Salz Gleichgewicht beiseite, eine Reihe von anderen Anpassungen Hilfe Psychrophiles von clamming bis in die Kälte. Psychrophilen Zelle Membranen sind in der Regel reich an ungesättigten Fettsäuren im Vergleich mit gesättigten Fetten (denken Sie, dass Olivenöl oder Butter) und enthalten zusätzliche Transport-Proteine für die Bewegung von Materialien innerhalb und außerhalb der Zelle. Ihre Enzyme sind mehr strukturell flexibler als Schönwetter Gegenstücke. Einige dieser Viecher produzieren sogar Frostschutzmittel Proteine, die helfen, das Wachstum von Eiskristallen innerhalb ihrer Zellen zu begrenzen.

Zu guter Letzt genetische Analysen zeigen, dass Psychrophiles sind in der Regel eine große Anzahl von "mobile DNA-Elemente" Hafen – Gene Kodierung Kälte-adaptive Merkmale, die von Mikrobe, Mikrobe ausgetauscht werden können. Wenn du ein psychrophilen in einem antarktischen Salzlake bist und dir fehlt ein bestimmtes Protein, das für das Überleben wichtig ist, möglicherweise Sie nur in der Lage, die genetischen Baupläne von einem Nachbarn zu erwerben.

Eine giftige, Strahlung gestrahlt Ödland

Die Anpassungen des Psychrohalophiles auf der Erde deuten auf die Möglichkeit eines Lebensstrategien der Martian Mikroben. Aber es gibt ein paar andere große Herausforderungen, die alle Lebensformen auf dem Mars zu überwinden hätten. Erstens ist die Tatsache, dass Mars, fehlt eine Ozon-Schicht, den ganzen Tag mit UV-Bestrahlung Sterilisation gestrahlt. Dann gibt es die tatsächliche Natur der Salze in den Martian Solen, die wir bisher gefunden haben. Perchlorate sind stark ätzende Verbindungen, giftig für die meisten Organismen auf der Erde.

Bild-Gutschrift: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

Grundsätzlich hätte unsere Martian Mikroben kommt man über die Tatsache, das Mars ist eine giftige, Strahlung gefüllten Ödland.

Ein Weg, um die Strahlung zu vermeiden wäre, unter der Erde leben. Vielleicht die Perchlorat-Streifen, was, die wir sehen, sind kennzeichnend für Untergrund Aquifers, und vielleicht die Grundwasserleiter bieten eine strahlenfreie Zuflucht. Aber wir sind überhaupt nicht sicher, dass dies der Fall ist. In der Tat in einer Presse Konferenz gestern NASA machte es deutlich, dass es eine andere Hypothese für die Entstehung von Perchlorat Salzlaugen begünstigt – ein Prozess, bekannt als Deliquesence, wobei Salze buchstäblich Wasser aus der Atmosphäre ziehen.

Es ist schwer zu Leben vorstellen, wie wir wissen, dass sie Ihren Lebensunterhalt im salzigen Wasser, das aus der Atmosphäre, nur um bald darauf wieder verdunsten kondensiert. Aber vielleicht nicht unmöglich – auch hier finden wir analoge Situationen hier auf der Erde. In der Atacama-Wüste, einer der trockensten und die meisten Strahlung heimgesuchten Gebieten der Erde, finden Wissenschaftler Mikroben leben in dünnen Schichten des flüssigen Wassers auf der Oberfläche der Salzkristalle. Laut einem Papier veröffentlicht im Jahr 2011 in der Fachzeitschrift Astrobiologybilden diese Dünnfilme wahrscheinlich Deliquesence.

Mikroben wachsen Salzkristalle unter der Atacama-Wüste. Bildnachweis: Parro et al./CAB/SINC

Vielleicht ist der wichtigste Grund dafür, die Astrobiologen die Entdeckung von flüssigem Wasser auf dem Mars mit einer Prise Salz (Heh) einnehmen mit Perchlorat selbst zu tun. Als Erstautor Studie Lujendra Ojha Space.com erzählte, Perchlorate haben einen sehr geringen "Wasseraktivität," was bedeutet das Wasser darin ist nicht einfach für das Leben zu nutzen. "Wenn [diese Salzlaugen] Perchlorat-gesättigten Salzlaugen, dann Leben sind, wie wir [es] auf der Erde wissen könnte nicht in solch niedrigen Wasseraktivität überleben," sagte Ojha. Ach ja, und neben niedrigen Wasseraktivität ist Perchlorat Straight-Up giftig für die meisten Leben auf der Erde.

Aber wir sollten einen offenen Geist halten, denn wenn es eine Sache mikrobielle Leben auf der Erde immer wieder gezeigt hat, ist es eine erstaunliche Fähigkeit zur Anpassung an giftigen Umgebungen. Es gibt Fehler, die in hohem Grade ätzende Säure mine Drainage Websites und Arsen Seen gedeihen. Wir haben arktische Mikroben Anpassung an steigende Niveaus der Quecksilberverunreinigung dokumentiert. Mikrobiologen haben sogar Beweise von bakteriellen Enzymen gefunden – hier auf der Erde – das Perchlorat beeinträchtigen könnte.

Berkeley Pitt, einer ehemaligen Tagebau-Kupfermine, die mir mit Giftmüll, beherbergen eine einzigartige mikrobiellen Ökosystems geladen. Image Credit: Kris Taeleman/Getty Images

Abgesehen von Perchlorat Salzlaugen, gäbe es andere Umgebungen auf dem Mars, die freundlichere zum Leben sind. Als Wissenschaftsjournalist Emily Lakdawalla wies darauf hin, in einem Blog post gestern, eine weitere viel versprechende Umgebung Dünnschichten des Wassers der Mars Phoenix Lander im Boden am Standort Zirkumpolare Landung beobachtet. "Weniger zugänglich, aber auch weniger Strahlung gebraten und mehr ständig bewohnbar wäre ein Ort tief unter der Erde, wo Mars innere Hitze Grundwasser Flüssigkeit für sehr lange Zeit halten konnte," schreibt Lakdawalla. (Tief Untergrund Wasser ist eines der Dinge, die der NASA Einblick Lander uns finden helfen könnte).

Definitive Beweise für flüssiges Wasser auf dem Mars bedeutet nicht, dass es Leben auf dem Mars. Aber es bietet einige konkrete Hoffnung. Als planetare Direktor sagte Jim Green, der News gestern, "wo wir hinkommen wo es flüssiges Wasser, wir Leben zu finden." Die genaue Art des Lebens ist etwas, was wir können nicht sicher sein, bis wir unsere Hände auf einige Proben bekommen. Und die Mission zu tun, die was kommt. Ein Mars-Rover-sammeln von Proben für "chemische Fossilien" oder einen anderen Nachweis des Lebens zu jagen ist, den Kopf des roten Planeten im Jahr 2020 geplant.

Aber gegeben, was wir wissen und was wir jetzt über die Mars-Umgebung lernen, es scheint fair zu sagen, dass jedes Leben finden wir wirklich erstaunlich.

Referenzen

Ojha K Et al. 2015. spektralen Beweis für hydratisierte Salze in wiederkehrenden Neigung Lineae auf dem Mars. Nature Geoscience. Link.

De Maayer P Et al. 2014. Manche mögen es kalt: die Überlebensstrategien der Psychrophiles zu verstehen. EMBO Wiebke. Link.

Polyextremophiles: Leben unter verschiedenen Formen von Stress. Herausgegeben von Joseph Seckbach, Aharon Oren, Helga Stan-Lotter.

Victor Parro Et al. 2011. eine mikrobielle Oase in der hypersalinen Atacama Untergrund entdeckt durch einen Leben-Detektor-Chip: Implikationen für die Suche nach Leben auf dem Mars. Astrobiologie. Link.

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