מה על כדור הארץ יכול לחיות באגם מים מלוחים על מאדים? מומחה מסביר

נשיונל ג'יאוגרפיק סיפורו של כדור הארץ מתורגם (יוני 2019).

Anonim

ראיות חדשות מעניינות הציעו כי ייתכן שיש אגם מלוח מתחת לקרחון על מאדים. בעוד תמלחת בטמפרטורות מקפיא אינה נשמעת כמו סביבה ידידותית ביותר לסביבה, קשה להתנגד לשאלה האם החיים האורגניים יכולים לשרוד - או אפילו לעשות איזשהו סוג של חיים - שם.

אבל איזו מין צורת חיים יכולה להיות? כמו מאדים היה פעם מקום מימי הרבה יותר, זה עשוי בהחלט להיות מחסה כמה צורת החיים העתיקה - מאובנים או חיים. ייתכן גם כי חיידקים מכדור הארץ מזוהמים בטעות הפלנטה במהלך משימות החלל בעבר, ולא מתקבל על הדעת שהם עכשיו מתגוררים באגם.

אנחנו לא סביר למצוא בעלי חיים גדולים יותר באגם אף. יש כמה חרקים, דגים ואורגניזמים אחרים על כדור הארץ שמסוגלים לחיות בטמפרטורות תת-קרקעיות. מאדים, לעומת זאת, חסר אתרי המזון הדרושים כדי לקיים אורגניזמים גבוהים יותר. לעומת זאת, מיקרואורגניזמים רבים מסוגלים לאכלס סביבות עוינות גם כאשר אין אורגניזמים אחרים.

אנו יודעים ממחקר על כדור הארץ כי חיידקים רבים יכולים לשרוד במי מלח. מחקר שנערך לאחרונה גילה כי קהילות של "חיידקים הלופיליים" כאלה, אורגניזמים המותאמים לחיות ברמות מלח גבוהות, הם מגוונים ועשירים בביומסה - גם כשהם רוויים בסודיום כלורי (מלח שולחן).

הרבה halophiles הארצי הם קשים - סובלני מאוד של אור אולטרה סגול וטמפרטורות נמוכות. חלקם מסוגלים לנשום סלולרי בהיעדר חמצן. חיידקים הלופיליים מסוימים - כולל הפטרייה אספרגילוס פניציליוידים, החיידק האלאנרוביום ואורגניזמים המייצרים מתאן הידועים בשם ארכאה - עשויים להיות מסוגלים לשרוד במלח מאדים.

טמפרטורה נמוכה

המכשול העיקרי לחיים עשוי להיות הטמפרטורה הנמוכה ביותר (כ -70 מעלות צלסיוס). עם זאת, הטמפרטורות על מאדים הם למעשה פחות קר מאשר אלה המשמשים מקפיאים על כדור הארץ כדי לשמר תאים מיקרוביאליים או חומר ביולוגי אחר במצב רדום אך קיימא (-70 מעלות צלזיוס ל -80 מעלות צלסיוס). מה עוד, כמה מלחים יכול למעשה למנוע תמלחות מן הקפאה אפילו בטמפרטורות נמוך כמו אלה הצפויים באגם מאדים. לכן אין ספק שמערכות מיקרוביאליות מסוימות יכולות להישמר (וכנראה לשרוד) על מאדים.

אכן, אנו יודעים כי חיידקים יכולים לשרוד תקופות ארוכות במצב רדום - גם ללא מים נוזליים. אנחנו עדיין לא בטוח כמה זמן, אבל כנראה אלפי שנים ואולי הרבה יותר. צמחים ובעלי חיים כגון תולעים עגולות - הפגיעים יותר לנזק מאשר חלק מהמיקרובים - חודרו מחומר פרמפרוסט לאחר שנותרו קפואים במשך כ -30, 000 עד 42, 000 שנה על פני כדור הארץ.

חיידקים יש גם התאושש נוזלים בתוך גבישי מלח עתיקים. ותאים מאובנים של חלק מהחיים הראשונים על כדור הארץ נשמרו בסלעים עתיקים - כולל אלה הקשורים למלחים.

סוגי מלח

מה מסובך יותר להדגים הוא כי תאים יכולים להיות פעילים תחת תנאים מרטין. מים נוזליים חיוניים לתפקוד חיידקי, וגופי מים על כדור הארץ התומכים באוכלוסיות של תאים יכולים להשתנות במידה ניכרת בקנה מידה - מאוקיינוסים או אגמים לסרטים דקים של מולקולות מים בלתי נראים לעין בלתי מזוינת.

מלח עוזר לקבוע אם פעילות מיקרוביאלית יכולה להתרחש במים. חלקם של מולקולות מים בתוך הפתרון הוא קרא את החלק היחסי טוחנת של מים - המכונה גם "פעילות מים". פרמטר זה יכול להכתיב האם החיים סבירים במיקום ובזמן מסוימים. לכל מיקרואורגניזמים יש ערך אופטימלי לפעילות מים, וערך מינימלי שבו הפעילות המטבולית שלהם נעצרת (זה משתנה במידה רבה, בהתאם לתנאי החיידק ולתנאים הסביבתיים).

סוגי מלח וחומרים מזינים מומסים במים משפיעים על פעילות המים. כמה חומרים מומסים גם לדלל מולקולות מים להחזיק אותם באמצעות קשרים כימיים, לפעמים מניעת תאים להיות מסוגל לגשת אליהם. האופי הכימי של תרכובות מומסות יכול לקבוע אם חלבונים, ממברנות ומערכות אחרות שהחיים תלויים בשמירה על יציבות וגמישות מספיקים כדי להישאר שלמים ופונקציונליים.

בעוד תמלחות הנשלט על ידי נתרן כלורי הם ללא ספק הנפוץ ביותר המתרחשים על פני כדור הארץ, מלחי גופרתי היו נפוצים על מאדים העתיקה, והם עדיין נפוץ היום. אבל אנחנו לא יכולים להיות בטוחים אם זה סוג זה של מלח כי הוא נוכח באגם על מאדים. אם זה, זה יכול להיות חדשות רעות עבור חיידקים. מחקר אחד מצא כי תמלחות המכילות מלחי גופרתי יכול למעשה יש כוח יונית גבוהה יותר (מידה של מטען חשמלי של תמיסת מלח) מאשר אלה שנמצאו על כדור הארץ, אשר יכול לגרום להם פחות למגורים. אך המנגנון המדויק העומד בבסיס זה אינו ברור.

סוגים אחרים של מלח, כולל מגנזיום כלורי ו perchlorates, לשפר את הגמישות של מולקולות ביולוגיות בטמפרטורות subzero ובכך להגביר את חילוף החומרים הסלולרי. מלחים כאלה, אשר ידועים בשם "chaotropic", יכול לאפשר צמיחה של חיידקים בטמפרטורות נמוכות בהרבה מהרגיל. הימצאותם של חומרים אורגניים אחרים, הכוללים גלוטרול, אלכוהולים ופרוקטוז - יכולים גם להגביר את חילוף החומרים הסלולרי בתנאים (עוינים), כגון בטמפרטורה נמוכה או בפעילות מים נמוכה.

אז תמלחות הן מורכבות, בעוד אנו יודעים הרבה על גבולות ביופיסי עבור החיים על כדור הארץ, מעט ידוע על ביולוגיה של הלחץ של הרוב המכריע של חיידקים יבשתיים. אם יאושר אגם מלוח תת-גושי על מאדים, נצטרך קודם לקבוע אילו מלחי יש שם כדי לדעת יותר על ההשלכות על חיי הסלולר.

חדר שימור?

אז ממה שאנחנו יודעים על החיים על כדור הארץ, פעילות מים נמוכה, מלחים, תנאים chaotropic וטמפרטורות סביב 70 מעלות צלסיוס כל אחד יכול לפעול כדי לשמר את החיים. אבל שימור זה לא בדיוק אותו דבר כמו להיות חי ובועט. המגבלות הידועות לצמיחה על פני כדור הארץ נמצאות בטווח 15ºC עד 20ºC עבור המינים החיוניים ביותר. המגבלות על חילוף החומרים הסלולרי נמצאות אי שם בטווח 20ºC עד 40ºC. כלומר, אין חיידק יבשתי המזוהה עד כה שיכול לשמור על תפקוד הסלולר בתנאים שמתרחשים בדרך כלל על מאדים.

אם חיידקים יבשתיים אכן קיימים בסביבה המאדים, הם עשויים להיות חיים עדיין לא פעילים, והם צפויים להיות בעלי פוטנציאל לחדש את פעילותם כאשר הטמפרטורה המקומית תגדל לרמה ביולוגית מתירנית. וברגע שיש חיים פעילים על מאדים, זה הגיוני להניח כי תהיה גם התפתחות של החיים המתרחשים.

אגם תת-מלחי תת-מלחי הוא, למעשה, סביר יותר לשמש חדר שימור מאשר עריסת חיים. עם זאת, זה עדיין חדשות מרגש מאוד - מה שהופך את האגם יעד מושלם למשימות החלל בעתיד נועד לחפש את הסימנים של החיים העתיקים.

menu
menu