Mikroorganizmy produkujące metan w symulowanym środowisku Marsa

Eksperyment

Eksperyment w M.W. Keck Labroatory. Na zdjęciu badaczki R. Mickol i N. Sinha. źródło: Uniwersytet w Arkansas

Mikroby należące do najprostszych żywych organizmów obecnych na Ziemi prawdopodobnie dobrze dostosowałyby się do bardzo rzadkiej atmosfery Czerwonej Planety. Do takich wniosków doszli badacze z uniwersytetu w Arkansas.

Powierzchnia Marsa jest zimna i sucha, ale wiele obserwacji dowodzi, że miliardy lat temu świat ten pokrywały rzeki, jeziora i oceany. Wychodząc z założenia, że życie rozwija się obok wody badacze zasugerowali, że w odległej przeszłości rozwinęło się ono na Marsie i ewentualnie przetrwało do dzisiaj, skryte głęboko pod powierzchnią planety.

Mikroorganizmy znajdujemy w każdym środowisku obecnym na Ziemi przekonuje Rebecca Mickol, kierująca badaniem. Uważamy, że podobne proste formy życia istnieją na najbliższych planetach i księżycachSprawozdanie z “Low pressure tolerance by methanogens in an aqueous environment: Implications for subsurface life on Mars” opublikowano w tym roku na łamach Origins of Life and Evolution of Biospheres, specjalistycznym piśmie poświęconym astrobioogii (wydawane od roku 1968!).

Screen Shot 2017-05-02 at 09.14.20 1

Metanogeny zamknięte w szklanych fiołkach razem ze symulowanym marsjańskim gruntem i pożywką gotowe do zamknięcia w komorze próżniowej. żródło: R. Mickol

Badacze założyli, że wykryty w atmosferze Marsa metan jest pochodzenia biologicznego i skupili się na obserwacji mikrobów produkujących ten gaz w symulowanych ekstremalnych warunkach Czerwonej Planety.

Bakterie, w badaniu określone mianem metanogenów, występują w wielu miejscach na Ziemi i należą do najprostszych form życia. Nie potrzebują tlenu (są to organizmy anareobowe) a ich metabolizm zasilany jest energią wiązań chemicznych związków wodoru. Metanogeny nie potrafią przeprowadzać fotosyntezy chociaż podobnie jak u roślin podstawowy składnik chemii życia czerpią z dwutlenku węgla.

Taki bagaż ewolucyjnego przystosowania do życia ma szansę sprawdzić się w niegościnnym środowisku Marsa. Ukryte przed szkodliwym promieniowaniem UV metanogeny mogły przetrwać pod powierzchnią Marsa miliardy lat. Amerykanki skupiły swoje wysiłki na sprawdzeniu tej teorii.

Przez blisko rok w kontrolowanym środowisku obserwowno 4 gatunki produkujących metan bakterii Methanothermobacter wolfeii, Methanosarcina barkeri, Methanobacterium formicicum i Methanococcus maripaludis. Badacze symulowali dynamikę cieczy i gazów w szklanych fiołkach poddanych bardzo niskim ciśnieniom, nawet 6 tysięcy razy niższym od ciśnienia ziemskiej atmosfery. Mikroorganizmy wydawały się nie zwracać uwagi na bardzo rzadkie powietrze. Badanie dowodzi, że niskie ciśnienie w zasadzie nie ma wpływu na przetrwanie mikroorganizmów – podsumowała Mickol.

W następnym etapie badania temperatura otoczenia zostanie obniżona do -100 st C. Takie warunki jeszcze bardziej zbliżą eksperyment do prawdziwego środowiska jakie dla mikrobów oferuje Mars. Sprawozdanie powinno ukazać się jeszcze w tym roku.

Badaczka podkreśla, że jej praca nie dowodzi istnienia życia na innych planetach. Przy tak dużej różnorodności organizmów zamieszkujących zupełnie różne środowiska na Ziemi istnieje duże prawdopodobieństwo, że życie – proste bakterie i mikroorganizmy – występuje także gdzieś poza Ziemią. My staramy się dowieść czy jest to możliwe.

Badanie jest częścią programu NASA Astrobiology.

(na podst. astrobio.net)

Misja analogiczna na biegunie południowym

astro-369299-590x300Podróż na Marsa zaczyna się długo przed oderwaniem marsjańskiego lądownika od powierzchni Ziemi. Amerykańska agencja NASA rozpoczęła przygotowanie astronautów do marsjańskiej wyprawy na rodzimym gruncie. Przed nimi długie miesiące odosobnienia, zamknięcia i kontaktu z ekstremalnym środowiskiem (w angielskim artykule trzy czynniki ukrywają się pod akronimem ICE – Isolation, Conifinement, Extreme Enviroment). Jest miejsce na naszej planecie, które zdaje się idealnie odwzorowywać te warunki – Antarktyda.

NASA i National Science Foundation współpracują z Uniwersytetem w Houston. Celem jest powołanie eksperymentalnej kolonii w okolicach Bieguna Południowego. Eksperyment pod kierownictwem dr. Candice Alfano z uniwersytetu w Houston będzie badał ochotników przebywających długie miesiące na Antarktydzie.

Izolację i zamknięcie stosunkowo łatwo osiągnąć planując badania behawioralne. Przykładem może być więzienny eksperyment St. Milgrama z uniwersytetu w Stanford z lat 70-tych ub. wieku.  Środowisko ekstremalne natomiast jest czymś, co wymaga znacznie większych nakładów, niż opuszczona piwnica. Dlatego NASA zdecydowała się na Biegun Południowy. Antarktyda wydaje się idealnym miejscem. Czasami nazywana „białym Marsem” stanowi kontynent nieomal w całości pokryty lodem. Z tego miejsca po prostu nie da się wyjechać. Niezależnie od twojej kondycji psychicznej, zdrowia czy osobistej sytuacji, w trakcie trwania eksperymentu nie ma mowy o powrocie do domu – chwali uroki lokalizacji Lisa Spence, project manager misji analogowych NASA. Takie zasady zbliżają warunki badania do podróży kosmicznej. Nastawienie uczestników znacznie się zmienia, kiedy zdają sobie sprawę że nie ma odwrotu.

zrzut-ekranu-2016-09-20-o-21-50-07

Model 3D bazy misji analogowej ICE

Jak bardzo ekstremalne warunki mają na myśli badacze? 98% kontynentu otaczającego Biegun Południowy pokrywa lód. Wieją tam ekstremalnie silne wiatry, a średnia temperatura waha się w przedziale od -49 do -26 st. C. To najzimniejsze miejsce na Ziemi. W czasie zimowych miesięcy Słońce nie wschodzi ponad horyzont od kwietnia do września. W trakcie Nocy Polarnej lądowanie samolotem albo statkiem w te okolice to duże ryzyko. Jeśli trafiłeś tutaj właśnie zimą, to może się okazać że do domu wrócisz najwcześniej wiosną następnego roku.

Astronautka NASA Christina Hammcock-Koch spędziła wiele miesięcy na różnych stacjach polarnych asystując naukowcom w badaniach na odległość. Spędziła okrągły rok na Biegunie Południowym. Przez długie miesiące nie widzisz słońca, tylko te same twarze innych mieszkańców Bieguna. Nie odbierasz poczty, odżywiasz się wyłącznie suszonym prowiantem. Izolacja i brak bliskich osób oraz monotonność każdego kolejnego dnia to rzeczy, z którymi musisz nauczyć się dawać radę – skrótowo opisuje swoje doświadczenie.

mcmurdo-from-ob-hill

Amerykańska baza arktyczna McMurdo

Pozostawiona w takim nieciekawym położeniu Hammcock wypracowała metody, które pomogły jej nie wypaść z rytmu. Oparcie znalazła w wysiłku fizycznym, hobby i kontakcie z innymi uczestnikami badania. Przede wszystkim astronautka nauczyła się nie myśleć o rzeczach, za którymi tęskni i skupiała się wyłącznie na swojej pracy. Nauczyła się doceniać swoje nieciekawe położenie – świadoma, że może tam więcej nie wrócić, starała się zarejestrować jak najwięcej detali swojego lodowego domu.

Badanie uniwersytetu w Houston, NASA i NSF ma wystartować w lutym 2017 roku. 110 uczestników zamieszka w okolicach Bieguna Południowego i na amerykańskiej stacji polarnej McMurdo. W McMurdo przebywa zwykle około 250 osób i ewakuacja zimą choć trudna, jest możliwa. Takiego luksusu brakuje na środku kontynentu. 

Obserwując mieszkańców obydwu stacji badacze chcą lepiej zrozumieć źródła i mechanizmy psychiczne związane ze przeżywaniem stresu. Badani będą co jakiś czas wypełniać kwestionariusze psychologiczne i oddawać próbki śliny. Na celowniku psychologów znajdzie się też dobowy cykl snu/jawy uczestników. Dzięki badaniu zamierzają wypracować wiarygodny test do szacowania poziomu stresu i zdrowia psychicznego.quzwndgqd

Test, jeśli okaże się skuteczny, pomoże w szybkim rozpoznaniu potencjalnych zagrożeń ze strony kondycji psychicznej astronautów. Szybkie rozpoznanie umożliwi podjęcie odpowiednich kroków, które zabezpieczą podróżników przed skutkami nieciekawych kryzysów psychicznych. Badacze wskazują szereg innych zastosowań – choćby w wojsku i wszedzie, gdzie ważne jest umiejętne zarządzanie zasobami ludzkimi.

Jednocześnie w planach NASA znajduje się trening personelu medycznego, przygotowujący ratowników medycznych do pracy w warunkach ICE. Niewykluczone, że któryś z chirurgów – uczestników eksperymentu w przyszłości weźmie udział w prawdziwej misji na Marsa.

Więcej o misji analogowej znajdziecie w googlach pod hasłem Characterizations of Psychological Risk, Overlap with Physical Health, and Associated Performance in Isolated, Confined, and Extreme (ICE) Environments. Ewentualnie zaglądajcie do nas. Stronę w miarę możliwości (czasu, chęci i newsów) będziemy aktualizować.

na podst. NASA News Washington DC