Gleba skalistego grzbietu w środkowej Antarktydzie nigdy nie zawierała mikroorganizmów.
Po raz pierwszy naukowcy odkryli, że w glebie na powierzchni Ziemi nie ma życia. Gleba pochodzi z dwóch wietrznych, skalistych grzbietów we wnętrzu Antarktydy, 300 mil od bieguna południowego, gdzie tysiące stóp lodu wnika w góry.
„Ludzie zawsze myśleli, że mikroby są wytrzymałe i mogą żyć wszędzie” — mówi Noah Firer, ekolog mikrobiologiczny z University of Colorado Boulder, którego zespół bada glebę. W końcu znaleziono jednokomórkowe organizmy żyjące w kominach hydrotermalnych o temperaturze przekraczającej 200 stopni Fahrenheita, w jeziorach pod półmilą lodu na Antarktydzie, a nawet 120 000 stóp nad stratosferą Ziemi. Jednak po roku pracy Ferrer i jego doktorant Nicholas Dragon nadal nie znaleźli żadnych oznak życia w zebranej przez siebie glebie antarktycznej.
Firer i Dragone badali gleby z 11 różnych pasm górskich, reprezentujących szeroki zakres warunków. Te, które pochodzą z niższych i mniej zimnych obszarów górskich, zawierają bakterie i grzyby. Ale w niektórych górach dwóch najwyższych, najsuchszych i najzimniejszych pasm górskich nie ma oznak życia.
„Nie możemy powiedzieć, że są sterylne” – powiedział Ferrer. Mikrobiolodzy są przyzwyczajeni do znajdowania milionów komórek w łyżeczce gleby. Dlatego bardzo mała liczba (np. 100 żywych komórek) może umknąć wykryciu. „Ale o ile nam wiadomo, nie zawierają żadnych mikroorganizmów”.
Niezależnie od tego, czy jakaś gleba jest naprawdę pozbawiona życia, czy też później okaże się, że zawiera pewne ocalałe komórki, nowe odkrycia opublikowane niedawno w czasopiśmie JGR Biogeosciences mogą pomóc w poszukiwaniu życia na Marsie. Gleba Antarktydy jest wiecznie zamarznięta, pełna toksycznych soli i nie ma zbyt wiele wody w stanie ciekłym od dwóch milionów lat — podobnie jak gleba Marsa.
Zebrano je podczas wyprawy finansowanej przez National Science Foundation w styczniu 2018 r. w odległe rejony Gór Transantarktycznych. Przechodzą przez wnętrze kontynentu, oddzielając wysokie płaskowyże polarne na wschodzie od nisko położonego lodu na zachodzie. Naukowcy rozbili obóz na lodowcu Shackletona, 60-milowym pasie transportowym lodu, który spływa w dół przepaści w górach. Użyli helikopterów, aby latać na duże wysokości i zbierać próbki w górę i w dół lodowca.
W ciepłych, wilgotnych górach u stóp lodowca, zaledwie kilkaset stóp nad poziomem morza, odkryli, że gleba była zamieszkana przez zwierzęta mniejsze od ziarna sezamu: mikroskopijne robaki, ośmionożne niesporczaki, wrotki i maleńkie robaki. zwane skoczogonkami. Skrzydlate owady. Te gołe, piaszczyste gleby zawierają mniej niż jedną tysięczną ilości bakterii znajdujących się w dobrze utrzymanym trawniku, co wystarczy, aby zapewnić pożywienie małym roślinożercom czającym się pod powierzchnią.
Ale te oznaki życia stopniowo zanikały, gdy zespół odwiedzał wyższe góry głębiej w lodowcu. Na szczycie lodowca odwiedzili dwie góry — Mount Schroeder i Mount Roberts — które mają ponad 7000 stóp wysokości.
Wizyty na górze Schroeder były brutalne, wspomina Byron Adams, biolog z Brigham Young University w Provo w stanie Utah, który kierował projektem. Temperatura tego letniego dnia wynosiła blisko 0°F. Wyjący wiatr powoli odparowywał lód i śnieg, pozostawiając góry nagie, co stanowiło stałe zagrożenie dla podnoszenia i rzucania łopatami ogrodowymi, które przynieśli, aby wykopać piasek. Ziemia jest pokryta czerwonawymi skałami wulkanicznymi, które zostały zerodowane przez setki milionów lat przez wiatr i deszcz, pozostawiając je podziurawione i wypolerowane.
Gdy naukowcy podnieśli skałę, odkryli, że jej podstawa była pokryta skorupą białych soli — toksycznych kryształów nadchloranu, chloranu i azotanu. Nadchlorany i chlorany, żrące, reaktywne sole używane w paliwie rakietowym i przemysłowym wybielaczu, występują również w dużych ilościach na powierzchni Marsa. Ponieważ nie ma wody do zmycia, sól gromadzi się na tych suchych antarktycznych górach.
„To jak pobieranie próbek na Marsie” – powiedział Adams. Kiedy wbijasz łopatę, „wiesz, że jesteś pierwszą rzeczą, która poruszy glebę na zawsze – może miliony lat”.
Naukowcy zasugerowali, że nawet na tak dużych wysokościach i w najtrudniejszych warunkach nadal znajdą żywe mikroorganizmy w glebie. Jednak te oczekiwania zaczęły zanikać pod koniec 2018 r., kiedy Dragon zastosował technikę zwaną reakcją łańcuchową polimerazy (PCR) do wykrywania DNA drobnoustrojów w glebie. Dragon przetestował 204 próbki z gór powyżej i poniżej lodowca. Próbki z niższych, chłodniejszych gór dostarczyły dużych ilości DNA; ale większość próbek (20%) z dużych wysokości, w tym większość z Mount Schroeder i Roberts Massif, nie została przetestowana pod kątem żadnych wyników, co wskazuje, że zawierały bardzo mało mikroorganizmów lub być może wcale ich nie zawierały.
„Kiedy po raz pierwszy zaczął pokazywać mi wyniki, pomyślałem: »Coś jest nie tak«” – powiedział Ferrell. Uważał, że coś musi być nie tak z próbką lub sprzętem laboratoryjnym.
Następnie Dragon przeprowadził serię dodatkowych eksperymentów w celu znalezienia oznak życia. Poddał glebę działaniu glukozy, aby sprawdzić, czy pewne organizmy w glebie przekształcają ją w dwutlenek węgla. Próbował odkryć substancję chemiczną zwaną ATP, która jest wykorzystywana przez wszelkie życie na Ziemi do magazynowania energii. Przez kilka miesięcy uprawiał kawałki gleby w różnych mieszankach składników odżywczych, próbując przekonać istniejące mikroorganizmy do wzrostu w kolonie.
„Nick rzucił kuchennym zlewem w te próbki” – powiedział Ferrell. Pomimo wszystkich tych testów, nadal nic nie znalazł w niektórych glebach. „To naprawdę niesamowite”.
Jacqueline Gurdial, mikrobiolog środowiskowy z University of Guelph w Kanadzie, nazywa wyniki „kuszącymi”, zwłaszcza wysiłki Dragona, aby określić, jakie czynniki wpływają na prawdopodobieństwo znalezienia mikroorganizmów w danym miejscu. Odkrył, że duża wysokość i wysokie stężenie chloranu były najsilniejszymi predyktorami niepowodzenia w wykryciu życia. „To bardzo interesujące odkrycie” — powiedział Goodyear. „To mówi nam wiele o ograniczeniach życia na Ziemi”.
Nie jest do końca przekonana, że ​​ich gleba jest faktycznie pozbawiona życia, częściowo ze względu na własne doświadczenia w innej części Antarktydy.
Kilka lat temu badała gleby z podobnego środowiska w Górach Transantarktycznych, miejscu 500 mil na północny zachód od lodowca Shackletona zwanym University Valley, które mogło nie mieć znaczącej wilgotności ani temperatur topnienia przez 120 000 lat. Kiedy inkubowała je przez 20 miesięcy w temperaturze 23°F, typowej temperaturze letniej w dolinie, gleba nie wykazywała oznak życia. Ale kiedy podgrzała próbki gleby kilka stopni powyżej zera, niektóre wykazały wzrost bakterii.
Na przykład naukowcy odkryli, że komórki bakteryjne pozostają żywe nawet po tysiącach lat w lodowcach. Gdy zostaną uwięzione, metabolizm komórki może zwolnić milion razy. Przechodzą w stan, w którym już nie rosną, ale jedynie naprawiają uszkodzenia DNA spowodowane przez promienie kosmiczne przenikające przez lód. Goodyear spekuluje, że te „powolne ocalałe” mogą być tymi, które znalazła w College Valley — podejrzewa, że ​​gdyby Dragone i Firer przeanalizowali 10 razy więcej gleby, mogliby je znaleźć w masywie Robertsa lub Schroeder Mountain.
Brent Christner, który bada mikroorganizmy antarktyczne na Uniwersytecie Florydy w Gainesville, uważa, że ​​te wysoko położone, suche gleby mogą pomóc w skuteczniejszym poszukiwaniu życia na Marsie.
Zauważył, że sondy Viking 1 i Viking 2, które wylądowały na Marsie w 1976 r., przeprowadziły eksperymenty wykrywania życia, częściowo oparte na badaniach nisko położonej gleby w pobliżu wybrzeża Antarktydy, regionu zwanego Suchymi Dolinami. Niektóre z tych gleb stają się mokre od wody roztopowej latem. Zawierają nie tylko mikroorganizmy, ale w niektórych miejscach również maleńkie robaki i inne zwierzęta.
Z kolei wyższe, suche gleby Mount Roberts i Mount Schroeder mogą stanowić lepszy teren do testowania instrumentów marsjańskich.
„Powierzchnia Marsa jest bardzo zła” – powiedział Christner. „Żaden organizm na Ziemi nie może przetrwać na powierzchni” – przynajmniej na górnym calu lub dwóch. Każdy statek kosmiczny, który tam leci w poszukiwaniu życia, musi być przygotowany do działania w jednych z najtrudniejszych miejsc na Ziemi.
Prawa autorskie © 1996–2015 National Geographic Society. Prawa autorskie © National Geographic Partners, LLC, 2015-2023. Wszelkie prawa zastrzeżone.