Antichi batteri potrebbero nascondersi sotto la superficie di Marte

Antichi batteri potrebbero nascondersi sotto la superficie di Marte

Deinococcus radiodurans (affettuosamente noto come “Conan the Bacterium”) è particolarmente adatto per sopravvivere all’ambiente duro di Marte. Negli esperimenti, è sopravvissuto a quantità astronomiche di radiazioni nell’ambiente gelido e arido. Credito: Michael J. Daly/USU

In uno studio unico nel suo genere, un team di ricerca, tra cui Brian Hoffman e Ajay Sharma della Northwestern University, ha scoperto che i batteri antichi potrebbero sopravvivere vicino alla superficie di Marte molto più a lungo di quanto si pensasse in precedenza. E, quando i batteri sono sepolti e, quindi, protetti dalle radiazioni cosmiche galattiche e dai protoni solari, possono sopravvivere molto più a lungo. Pertanto, quando i primi campioni di Marte torneranno sulla Terra, gli scienziati dovrebbero essere alla ricerca di antichi batteri dormienti.

Questi risultati rafforzano la possibilità che se la vita si fosse mai evoluta su Marte, i suoi resti biologici potrebbero essere rivelati in missioni future, tra cui ExoMars (rover Rosalind Franklin) e Mars Life Explorer, che trasporterà trivelle per estrarre materiali da 2 metri sotto la superficie.

E poiché gli scienziati hanno dimostrato che alcuni ceppi di batteri possono sopravvivere nonostante l’ambiente ostile di Marte, i futuri astronauti e turisti spaziali potrebbero inavvertitamente contaminare Marte con i propri batteri che fanno l’autostop.

L’articolo sarà pubblicato martedì (25 ottobre) sulla rivista astrobiologia.

“I nostri organismi modello fungono da proxy sia per la contaminazione diretta di Marte, sia per la contaminazione all’indietro della Terra, che dovrebbero essere entrambe evitate”, ha affermato Michael Daly, professore di patologia presso l’Uniformed Services University of the Health Sciences (USU) e membro del Comitato per la protezione planetaria delle accademie nazionali, che ha guidato lo studio. “È importante sottolineare che questi risultati hanno anche implicazioni sulla biodifesa, perché la minaccia di agenti biologici, come l’antrace, rimane una preoccupazione per la difesa militare e nazionale”.

“Abbiamo concluso che la contaminazione terrestre su Marte sarebbe essenzialmente permanente, per periodi di migliaia di anni”, ha affermato Hoffman, coautore senior dello studio. “Questo potrebbe complicare gli sforzi scientifici per cercare la vita su Marte. Allo stesso modo, se i microbi si fossero evoluti su Marte, potrebbero essere in grado di sopravvivere fino ai giorni nostri. Ciò significa che la restituzione di campioni di Marte potrebbe contaminare la Terra”.

Hoffman è il professore di chimica Charles E. ed Emma H. ​​Morrison e professore di bioscienze molecolari al Weinberg College of Arts and Sciences della Northwestern. È anche membro del Chemistry of Life Processes Institute.

Simulando Marte

L’ambiente su Marte è duro e spietato. Le condizioni aride e gelide, con una media di -80 gradi Fahrenheit (-63 gradi Celsius) alle medie latitudini, fanno sembrare il Pianeta Rosso inospitale per la vita. Ancora peggio: anche Marte è costantemente bombardato da intense radiazioni cosmiche galattiche e protoni solari.

Per esplorare se la vita potesse sopravvivere o meno in queste condizioni, Daly, Hoffman e i loro collaboratori hanno prima determinato i limiti di sopravvivenza delle radiazioni ionizzanti della vita microbica. Quindi, hanno esposto sei tipi di batteri e funghi terrestri su una superficie marziana simulata, che è congelata e asciutta, e li hanno colpiti con raggi gamma o protoni (per imitare le radiazioni nello spazio).

Antichi batteri potrebbero nascondersi sotto la superficie di Marte

Deinococcus radiodurans (affettuosamente noto come “Conan the Bacterium”) è particolarmente adatto per sopravvivere all’ambiente duro di Marte. Negli esperimenti, è sopravvissuto a quantità astronomiche di radiazioni nell’ambiente gelido e arido. Credito: Michael J. Daly/USU

“Non c’è acqua che scorre o acqua significativa nell’atmosfera marziana, quindi le cellule e le spore si seccano”, ha detto Hoffman. “È anche noto che la temperatura superficiale su Marte è più o meno simile al ghiaccio secco, quindi è davvero profondamente ghiacciato”.

Alla fine, i ricercatori hanno determinato che alcuni microrganismi terrestri potrebbero potenzialmente sopravvivere su scale overologiche di Marte di centinaia di milioni di anni. In effetti, i ricercatori ritengono che un robusto microbo, Deinococcus radiodurans (affettuosamente noto come “Conan the Bacterium”), sia adatto a sopravvivere alle dure condizioni di Marte. Nei nuovi esperimenti, Conan the Bacterium è sopravvissuto a quantità astronomiche di radiazioni nell’ambiente gelido e arido, spore di Bacillus di lunga durata, che possono sopravvivere sulla Terra per milioni di anni.

Radiazione radicale

Per testare gli effetti delle radiazioni, il team ha esposto i campioni a grandi dosi di radiazioni gamma e protoni, tipiche di ciò che Marte riceve nel sottosuolo vicino, e a dosi molto più piccole, che si verificherebbero se un microrganismo fosse sepolto in profondità.

Quindi, il team di Hoffman alla Northwestern ha utilizzato una tecnica di spettroscopia avanzata per misurare l’accumulo di antiossidanti di manganese nelle cellule dei microrganismi irradiati. Secondo Hoffman, la dimensione della dose di radiazioni a cui un microrganismo o le sue spore possono sopravvivere è correlata alla quantità di antiossidanti di manganese che contiene. Pertanto, più antiossidanti al manganese significano maggiore resistenza alle radiazioni e maggiore sopravvivenza.

In studi precedenti, i ricercatori precedenti hanno scoperto che il batterio Conan, quando sospeso in un liquido, può sopravvivere a 25.000 unità di radiazione (o “grigi”), l’equivalente di circa 1,2 milioni di anni appena sotto la superficie di Marte. Ma il nuovo studio ha scoperto che quando il generoso batterio viene essiccato, congelato e sepolto in profondità, il che sarebbe tipico di un ambiente marziano, potrebbe resistere a 140.000 grigi di radiazioni. Questa dose è 28.000 volte maggiore di quella che ucciderebbe un essere umano.

Sebbene il batterio Conan possa sopravvivere solo per poche ore in superficie mentre è immerso nella luce ultravioletta, la sua durata migliora notevolmente quando è ombreggiato o posizionato direttamente sotto la superficie di Marte. Sepolto a soli 10 centimetri sotto la superficie marziana, il periodo di sopravvivenza del batterio Conan aumenta a 1,5 milioni di anni. E, se sepolto a 10 metri di profondità, il batterio color zucca potrebbe sopravvivere per ben 280 milioni di anni.

Guardando alle missioni future

Questa sorprendente impresa di sopravvivenza è in parte dovuta alla struttura genomica del batterio, hanno scoperto i ricercatori. I ricercatori sospettavano da tempo che i cromosomi e i plasmidi di Conan the Bacterium fossero collegati tra loro, mantenendoli in perfetto allineamento e pronti per la riparazione dopo un’intensa radiazione.

Ciò significa che se un microbo, simile a Conan the Bacterium, si fosse evoluto durante un periodo in cui l’acqua scorreva l’ultima volta su Marte, i suoi resti viventi potrebbero essere ancora dormienti nel profondo sottosuolo.

“Sebbene il D. radiodurans sepolto nel sottosuolo marziano non possa sopravvivere dormiente per i 2-2,5 miliardi di anni stimati da quando l’acqua che scorre è scomparsa su Marte, tali ambienti marziani sono regolarmente alterati e sciolti dagli impatti di meteoriti”, ha detto Daly. “Suggeriamo che lo scioglimento periodico potrebbe consentire il ripopolamento e la dispersione intermittenti. Inoltre, se la vita marziana fosse mai esistita, anche se le forme di vita vitali non sono ora presenti su Marte, le loro macromolecole e virus sopravviverebbero molto, molto più a lungo. Ciò rafforza la probabilità che, se la vita si sia mai evoluta su Marte, questo sarà rivelato nelle missioni future”.

Lo studio è intitolato “Effetti dell’essiccamento e del congelamento sulla sopravvivenza alle radiazioni ionizzanti microbiche: considerazioni per il ritorno del campione su Marte”.


Gli astrofisici indagano sulla possibilità della vita sotto la superficie di Marte


Maggiori informazioni:
Effetti dell’essiccamento e del congelamento sulla sopravvivenza alle radiazioni ionizzanti microbiche: considerazioni per il ritorno del campione su Marte, astrobiologia (2022). DOI: 10.1089/ast.2022.0065

Fornito dalla Northwestern University

Citazione: Antichi batteri potrebbero nascondersi sotto la superficie di Marte (2022, 25 ottobre) recuperati il ​​25 ottobre 2022 da https://phys.org/news/2022-10-ancient-bacteria-lurk-beneath-mars.html

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