Gleba skalistego grzbietu w centralnej Antarktydzie nigdy nie zawierała mikroorganizmów.
Po raz pierwszy naukowcy odkryli, że w glebie na powierzchni Ziemi najprawdopodobniej nie ma życia. Gleba pochodzi z dwóch smaganych wiatrem, skalistych grzbietów w głębi Antarktydy, 480 kilometrów od Bieguna Południowego, gdzie góry przebijają tysiące metrów lodu.
„Ludzie zawsze uważali, że mikroby są odporne i mogą żyć wszędzie” – mówi Noah Firer, ekolog mikrobiologiczny z University of Colorado w Boulder, którego zespół bada glebę. W końcu organizmy jednokomórkowe odkryto w kominach hydrotermalnych o temperaturze przekraczającej 200 stopni Fahrenheita, w jeziorach pod lodem o głębokości pół mili na Antarktydzie, a nawet 120 000 stóp nad ziemską stratosferą. Jednak po roku pracy Ferrer i jego doktorant Nicholas Dragon nadal nie znaleźli żadnych śladów życia w zebranej przez siebie glebie antarktycznej.
Firer i Dragone badali gleby z 11 różnych pasm górskich, reprezentujących szeroki zakres warunków. Gleby pochodzące z niższych i chłodniejszych obszarów górskich zawierają bakterie i grzyby. Jednak w niektórych górach dwóch najwyższych, najsuchszych i najzimniejszych pasm górskich nie ma śladów życia.
„Nie możemy powiedzieć, że są sterylne” – powiedział Ferrer. Mikrobiolodzy są przyzwyczajeni do znajdowania milionów komórek w łyżeczce gleby. Dlatego bardzo mała ich liczba (np. 100 żywych komórek) może pozostać niezauważona. „Ale o ile nam wiadomo, nie zawierają one żadnych mikroorganizmów”.
Niezależnie od tego, czy jakaś gleba jest rzeczywiście pozbawiona życia, czy też później okaże się, że zawiera pewne ocalałe komórki, nowe odkrycia opublikowane niedawno w czasopiśmie JGR Biogeosciences mogą pomóc w poszukiwaniach życia na Marsie. Gleba Antarktydy jest wiecznie zamarznięta, pełna toksycznych soli i od dwóch milionów lat nie zawiera zbyt wiele wody w stanie ciekłym – podobnie jak gleba Marsa.
Zebrano je podczas finansowanej przez National Science Foundation wyprawy w styczniu 2018 roku w odległe rejony Gór Transantarktycznych. Przechodzą przez wnętrze kontynentu, oddzielając wysoki płaskowyż polarny na wschodzie od nisko położonego lodu na zachodzie. Naukowcy rozbili obóz na lodowcu Shackletona, 96-kilometrowym pasie lodowym, który spływa w dół przepaści w górach. Użyli helikopterów, aby wzbić się na duże wysokości i pobrać próbki w górę i w dół lodowca.
W ciepłych, wilgotnych górach u stóp lodowca, zaledwie kilkaset stóp nad poziomem morza, odkryli, że glebę zamieszkują zwierzęta mniejsze od ziarna sezamu: mikroskopijne robaki, ośmionożne niesporczaki, wrotki i maleńkie robaki zwane skoczogonkami. Skrzydlatymi owadami. Te gołe, piaszczyste gleby zawierają mniej niż jedną tysięczną ilości bakterii znajdujących się w zadbanym trawniku, co wystarcza, by zapewnić pożywienie małym roślinożercom czającym się pod powierzchnią.
Jednak te oznaki życia stopniowo zanikały, gdy zespół odwiedzał coraz wyższe góry, coraz głębiej w głąb lodowca. Na szczycie lodowca odwiedzili dwa szczyty – Mount Schroeder i Mount Roberts – o wysokości ponad 7000 stóp.
Wizyty na Górze Schroedera były brutalne, wspomina Byron Adams, biolog z Uniwersytetu Brighama Younga w Provo w stanie Utah, który kierował projektem. Temperatura tego letniego dnia zbliżała się do 0°F. Wyjący wiatr powoli parował lód i śnieg, pozostawiając góry gołe, co stanowiło nieustanne zagrożenie dla podnoszenia i rzucania łopat ogrodowych, które przynieśli do wykopywania piasku. Ziemia pokryta jest czerwonawymi skałami wulkanicznymi, które zostały zerodowane przez setki milionów lat przez wiatr i deszcz, pozostawiając je pożółkłe i wypolerowane.
Kiedy naukowcy podnieśli skałę, odkryli, że jej podstawa pokryta jest warstwą białych soli – toksycznych kryształów nadchloranu, chloranu i azotanu. Nadchlorany i chlorany, żrące i reaktywne sole używane w paliwie rakietowym i wybielaczach przemysłowych, występują również w dużych ilościach na powierzchni Marsa. Z powodu braku wody, którą można by wypłukać, sól gromadzi się w tych suchych górach Antarktydy.
„To jak pobieranie próbek na Marsie” – powiedział Adams. Kiedy wbijasz łopatę, „wiesz, że jesteś pierwszą rzeczą, która poruszy glebę na zawsze – może nawet za miliony lat”.
Naukowcy zasugerowali, że nawet na tak dużych wysokościach i w najtrudniejszych warunkach nadal można znaleźć żywe mikroorganizmy w glebie. Jednak te oczekiwania zaczęły blaknąć pod koniec 2018 roku, kiedy Dragon zastosował technikę zwaną reakcją łańcuchową polimerazy (PCR) do wykrywania DNA drobnoustrojów w glebie. Dragon przebadał 204 próbki z gór położonych powyżej i poniżej lodowca. Próbki z niższych, chłodniejszych gór dostarczyły dużych ilości DNA; jednak większość próbek (20%) z dużych wysokości, w tym większość z Mount Schroeder i masywu Robertsa, nie została przebadana pod kątem jakichkolwiek wyników, co wskazuje, że zawierały one bardzo mało mikroorganizmów, a być może wcale ich nie zawierały.
„Kiedy po raz pierwszy pokazał mi wyniki, pomyślałem: »Coś jest nie tak«” – powiedział Ferrell. Pomyślał, że coś musi być nie tak z próbką albo sprzętem laboratoryjnym.
Następnie Dragon przeprowadził serię dodatkowych eksperymentów w poszukiwaniu śladów życia. Poddał glebę działaniu glukozy, aby sprawdzić, czy niektóre organizmy glebowe przekształcają ją w dwutlenek węgla. Próbował odkryć substancję chemiczną o nazwie ATP, która jest wykorzystywana przez wszelkie życie na Ziemi do magazynowania energii. Przez kilka miesięcy hodował fragmenty gleby w różnych mieszankach składników odżywczych, próbując przekonać istniejące mikroorganizmy do tworzenia kolonii.
„Nick rzucił w te próbki całymi garściami” – powiedział Ferrell. Pomimo wszystkich tych badań, w niektórych glebach nadal nic nie znalazł. „To naprawdę niesamowite”.
Jacqueline Gurdial, mikrobiolog środowiskowy z Uniwersytetu w Guelph w Kanadzie, określa wyniki jako „kuszące”, zwłaszcza wysiłki Dragona mające na celu określenie czynników wpływających na prawdopodobieństwo znalezienia mikroorganizmów w danym miejscu. Odkrył, że duża wysokość i wysokie stężenie chloranów były najsilniejszymi predyktorami braku wykrycia życia. „To bardzo interesujące odkrycie” – powiedział Goodyear. „Mówi nam ono 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, 800 kilometrów na północny zachód od lodowca Shackletona, zwanego Doliną Uniwersytecką, gdzie przez 120 000 lat nie było znaczącej wilgotności ani temperatur topnienia. Kiedy inkubowała je przez 20 miesięcy w temperaturze -1°C, typowej temperaturze latem w dolinie, gleba nie wykazywała oznak życia. Jednak gdy podgrzała próbki gleby do temperatury kilka stopni powyżej zera, w niektórych z nich zaobserwowano rozwój bakterii.
Na przykład naukowcy odkryli, że komórki bakteryjne pozostają żywe nawet po tysiącach lat w lodowcach. Kiedy zostają uwięzione, ich metabolizm może zwolnić milion razy. Przechodzą w stan, w którym nie rosną, a jedynie naprawiają uszkodzenia DNA spowodowane przez promieniowanie 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 górach Schroedera.
Brent Christner, który bada mikroby antarktyczne na Uniwersytecie Florydy w Gainesville, uważa, że ​​te wysoko położone, suche gleby mogą przyczynić się do usprawnienia poszukiwań życia na Marsie.
Zauważył, że sondy kosmiczne Viking 1 i Viking 2, które wylądowały na Marsie w 1976 roku, przeprowadziły eksperymenty z wykrywaniem życia, oparte częściowo na badaniach nisko położonych gleb w pobliżu wybrzeży Antarktydy, w regionie zwanym Suchymi Dolinami. Niektóre z tych gleb ulegają zawilgoceniu pod wpływem topniejącego lodu latem. Zawierają one nie tylko mikroorganizmy, ale w niektórych miejscach również maleńkie robaki i inne zwierzęta.
Z kolei wyższe, suche gleby Gór Robertsa i Góry Schroedera mogą okazać się lepszym miejscem do testowania instrumentów marsjańskich.
„Powierzchnia Marsa jest w bardzo złym stanie” – powiedział Christner. „Żaden organizm na Ziemi nie przetrwa na jej powierzchni” – przynajmniej na poziomie kilku centymetrów. Każdy statek kosmiczny lecący tam 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.