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MARS
Was Mikroorganismen zum Überleben bräuchten
Redaktion / idw / Pressemitteilung des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)
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20. Dezember 2022

Noch wurde auf dem Mars kein Leben nachgewiesen, doch es ist spannend zu erforschen, unter welchen Umständen es möglich wäre. Ein Team hat dazu die Stressreaktionen von Mikroorganismen auf bestimmte marstypische Umweltbedingungen untersucht. Könnten sich Organismen daran anpassen, wäre ihr Überleben auf dem Roten Planeten wahrscheinlich möglich.

Jezero-Krater

Blick in den Jezero-Krater des Mars, der gerade von Marsrover Perseverance erkundet wird.  Bild: NASA / JPL-Caltech / ASU / MSSS [Großansicht]

Leben, wie wir es kennen, erfordert Energie und die Verfügbarkeit von "CHNOPS". Dieses englische Akronym steht für die Elemente Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor und Schwefel. Auch zusätzliche Spurenelemente und flüssiges Wasser sind unverzichtbar. Vieles davon ist auf dem Mars vorhanden: Energie kann durch Sonnenlicht oder chemische Prozesse bereitgestellt werden, Kohlenstoff ist durch die dünne, aber kohlendioxidreiche Atmosphäre verfügbar, und andere wichtige Elemente sind auf der Oberfläche des Planeten im sogenannten Regolith reichlich vorhanden.

Flüssiges Wasser ist aufgrund des niedrigen Atmosphärendrucks von etwa sechs Millibar (zum Vergleich: der mittlere Luftdruck auf der Erde beträgt etwa ein Bar) und durchschnittlichen Temperaturen unter dem Gefrierpunkt jedoch eine Herausforderung. Eine der wenigen Möglichkeiten, Wasser in der Nähe der Marsoberfläche zu erzeugen, ist die Bildung von vorübergehend stabilen Salzlösungen durch Deliqueszenz. Dabei nimmt ein Salz Wasser aus der Atmosphäre auf und löst sich darin. Auf dem Mars gibt es viele solcher hygroskopischen Salze, wie zum Beispiel leicht lösliche Perchlorate, die Wasser schnell absorbieren können und zudem den Gefrierpunkt des Wassers deutlich absenken. Auch auf der Erde kommen sie in sehr trockenen Wüsten gelegentlich vor.

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Dieses Wasser reicht theoretisch aus, um den Stoffwechsel von bestimmten Gruppen von Mikroorganismen anzutreiben. Allerdings lösen Perchlorate (ClO4-) in der Zelle Stress aus. Auf welche Art, war bisher wenig bekannt. "Um potenzielles mikrobielles Leben auf dem Mars verstehen zu können, ist es wichtig, herauszufinden wie Mikroorganismen mit solchen Stressfaktoren umgehen, denn nur wenn sie eine gute Stressantwort herausbilden, können die Mikroben mit den hohen Salzkonzentrationen klarkommen und die Vorteile der Salze wie Deliqueszenz und Gefrierpunkterniedrigung wirklich nutzen", sagt Jacob Heinz von der TU Berlin.

Das Forschungsteam um Heinz analysierte am Robert Koch-Institut (RKI) mittels Proteomics die Perchlorat-spezifische Stressreaktion der Hefe Debaryomyces hansenii und verglich sie mit allgemein bekannten Anpassungen an Salzstress. Die Forschenden fanden heraus, dass die Stressreaktionen auf Natriumchlorid und Natriumperchlorat viele gemeinsame Stoffwechselmerkmale aufweisen, zum Beispiel gleiche Signalwege, ein erhöhter Energiestoffwechsel oder die Bildung von Osmolyten.

"Wir identifizierten jedoch auch mehrere neue Stressreaktionen, die spezifisch für Perchlorat waren. So beispielsweise die Glykosylierung von Proteinen und die Umgestaltung der Zellwand, vermutlich zur Stabilisierung von Proteinstrukturen und der Zellhülle. Diese Stressreaktionen wären auch für mutmaßliches Leben auf dem Mars von großer Bedeutung", erläutert Hans-Peter Grossart vom Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB).

"Wenn wir nach Leben auf dem Mars suchen, müssen wir unvoreingenommen sein, da indigene Mars-Mikroben – wenn es sie gibt – sicher durch verschiedene, vielleicht auf der Erde nicht vorkommende Adaptionen an die Umweltbedingungen auf dem Mars angepasst sind", erläutert Dirk Schulze-Makuch, Wissenschaftler am IGB und der TU Berlin. "Aber wenn wir erforschen, wie Organismen auf der Erde mit den Stressfaktoren auf dem Mars, wie Perchloraten, umgehen, haben wir erste Anhaltspunkte wie Leben auf dem Mars mit den schwierigen Umweltbedingungen fertig werden könnte."

Über die Studie berichtet das Team in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift Environmental Microbiology erschienen ist.

Forum
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siehe auch
Astrobiologie: Mikroben könnten auf dem Mars überleben - 16. Januar 2020
Mars: Organisches Material Hinweis auf Leben? - 13. Juni 2018
Mission Mars, die astronews.com-Berichterstattung über die Erforschung des roten Planeten
Links im WWW
Heinz, J. et al. (2022): Perchlorate-specific proteomic stress responses of Debaryomyces hansenii could enable microbial survival in Martian brines, Environmental Microbiology, 24, 5051
Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)
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