Bakterie

Liv på Mars? | Vitenskap

7. august 1996 strømmet journalister, fotografer og TV-kameraoperatører inn i NASAs hovedkvarter i Washington, D.C. Publikum fokuserte ikke på raden med sittende forskere i NASAs auditorium, men på en liten, klar plastboks på bordet foran dem. Inne i esken var det en fløyelspute, og som en kronjuvel lå en stein - fra Mars. Forskerne kunngjorde at de hadde funnet tegn på liv inne i meteoritten. NASA-administrator Daniel Goldin sa gledelig at det var en utrolig dag. Han var mer nøyaktig enn han visste.

Steinen, forklarte forskerne, hadde dannet seg for 4,5 milliarder år siden på Mars, hvor den ble værende til for 16 millioner år siden, da den ble sjøsatt i verdensrommet, sannsynligvis av virkningen av en asteroide. Fjellet vandret i det indre solsystemet til 13 000 år siden, da det falt til Antarktis. Den satt på isen nær AllanHills til 1984, da snøscootergeologer fanget den opp.

blir sjiraffer rammet av lyn

Forskere ledet av David McKay fra JohnsonSpaceCenter i Houston fant at fjellet, kalt ALH84001, hadde en merkelig kjemisk sammensetning. Den inneholdt en kombinasjon av mineraler og karbonforbindelser som på jorden er skapt av mikrober. Den hadde også krystaller av magnetisk jernoksid, kalt magnetitt, som noen bakterier produserer. Videre presenterte McKay et publikum et elektronmikroskopbilde av fjellet som viser kjeder av kuler som hadde en slående likhet med kjeder som noen bakterier danner på jorden. Vi tror at dette faktisk er mikrofossiler fra Mars, sa McKay og la til at bevisene ikke var et absolutt bevis på tidligere Mars-liv, men snarere pekere i den retningen.





Blant de siste som snakket den dagen var J. William Schopf, et universitet i California i Los Angeles paleobiolog, som spesialiserer seg på tidlige jordfossiler. Jeg vil vise deg det eldste beviset på livet på denne planeten, sa Schopf til publikum, og viste et lysbilde av en 3,465 milliarder år gammel fossilisert kjede av mikroskopiske kuler som han hadde funnet i Australia. Dette er beviselig fossiler, sa Schopf og antydet at NASAs bilder fra Mars ikke var det. Han avsluttet med å sitere astronomen Carl Sagan: Ekstraordinære påstander krever ekstraordinære bevis.

Til tross for Schopfs merknad om skepsis, ble NASA-kunngjøringen basunert over hele verden. Mars levde, rockeshow Meteorite har bevis på livet i en annen verden, sa New York Times. Fossil fra den røde planeten kan bevise at vi ikke er alene, erklærte The Independent of London .



I løpet av de siste ni årene har forskere tatt Sagans ord veldig til hjertet. De har gransket Mars-meteoritten (som nå er synlig på Smithsonian's National Museum of Natural History), og i dag er det få som tror at den huser Mars-mikrober.

Kontroversen har fått forskere til å spørre hvordan de kan vite om noe blob, krystall eller kjemisk merkelighet er et tegn på liv - selv på jorden. Adebate har blusset opp over noen av de eldste bevisene for liv på jorden, inkludert fossilene som Schopf stolt viste i 1996. Store spørsmål står på spill i denne debatten, inkludert hvordan livet først utviklet seg på jorden. Noen forskere foreslår at det i løpet av de første hundre millioner årene som livet eksisterte, liknet lite på livet slik vi kjenner det i dag.

NASA-forskere tar leksjoner fra debatten om livet på jorden til Mars. Hvis alt går som planlagt, vil en ny generasjon rovere ankomme Mars i løpet av det neste tiåret. Disse oppdragene vil omfatte banebrytende bioteknologi designet for å oppdage individuelle molekyler laget av Mars-organismer, enten levende eller lenge døde.



Søket etter liv på Mars har blitt mer presserende, delvis takket være sonder av de to roverne som nå streifer rundt på Mars 'overflate og et annet romskip som kretser rundt planeten. De siste månedene har de gjort en rekke forbløffende funn som nok en gang frister forskere til å tro at Mars huser livet - eller gjorde det tidligere. På en februar-konferanse i Nederland ble et publikum av Mars-eksperter undersøkt om Mars-livet. Rundt 75 prosent av forskerne sa at de trodde at livet en gang eksisterte der, og av dem mener 25 prosent at Mars huser livet i dag.

Jakten på de fossile restene av primitive encellede organismer som bakterier startet i 1953, da Stanley Tyler, en økonomisk geolog ved University of Wisconsin, forvirret over noen 2,1 milliarder år gamle bergarter han hadde samlet i Ontario, Canada . Hans glassaktige svarte bergarter kjent som kirsebær var lastet med rare, mikroskopiske filamenter og hule kuler. I samarbeid med Harvard paleobotonist Elso Barghoorn foreslo Tyler at formene faktisk var fossiler, etterlatt av gamle livsformer som alger. Før Tyler og Barghoorns arbeid hadde det blitt funnet få fossiler som gikk forut for den kambrium, som begynte for rundt 540 millioner år siden. Nå antydet de to forskerne at livet var til stede mye tidligere i planeten på 4,55 milliarder år. Hvor mye lenger bak det gikk gjensto for senere forskere å oppdage.

I løpet av de neste tiårene fant paleontologer i Afrika 3 milliarder år gamle fossile spor av mikroskopiske bakterier som hadde levd i massive marine skjær. Bakterier kan også danne det som kalles biofilmer, kolonier som vokser i tynne lag over overflater som bergarter og havbunnen, og forskere har funnet solide bevis for biofilmer som går tilbake til 3,2 milliarder år.

Men på tidspunktet for NASAs pressekonferanse tilhørte den eldste fossile påstanden UCLAs William Schopf, mannen som snakket skeptisk om NASAs funn på samme konferanse. I løpet av 1960-, 70- og 80-tallet hadde Schopf blitt en ledende ekspert på tidlige livsformer og oppdaget fossiler rundt om i verden, inkludert 3 milliarder år gamle fossiliserte bakterier i Sør-Afrika. I 1987 rapporterte han og noen kolleger at de hadde funnet de 3,665 milliarder år gamle mikroskopiske fossilene på et sted som heter Warrawoona i Vest-Australia, de som han ville vise til på NASAs pressekonferanse. Bakteriene i fossilene var så sofistikerte, sier Schopf, at de indikerer at livet blomstret på den tiden, og dermed oppsto livet merkbart tidligere enn 3,5 milliarder år siden.

hva var viktig med bordtennisdiplomati

Siden den gang har forskere utviklet andre metoder for å oppdage tegn på tidlig liv på jorden. Den ene innebærer å måle forskjellige isotoper eller atomformer av karbon; forholdet mellom isotopene indikerer at karbon en gang var en del av en levende ting. I 1996 rapporterte et team av forskere at de hadde funnet livets signatur i bergarter fra Grønland fra 3,83 milliarder år tilbake.

Livstegnene i Australia og Grønland var bemerkelsesverdig gamle, spesielt med tanke på at livet sannsynligvis ikke kunne ha bestått på jorden de første hundrevis av millioner av årene på jorden. Det er fordi asteroider bombet den, kokte havene og sannsynligvis steriliserte planetens overflate før for rundt 3,8 milliarder år siden. De fossile bevisene antydet at livet dukket opp kort tid etter at verden vår ble avkjølt. Som Schopf skrev i sin bok Cradle of Life, forteller oppdagelsen i 1987 oss at tidlig evolusjon gikk veldig langt veldig raskt.

En rask start på livet på jorden kan bety at livet også raskt kan dukke opp i andre verdener - enten jordlignende planeter som sirkler rundt andre stjerner, eller kanskje til og med andre planeter eller måner i vårt eget solsystem. Av disse har Mars lenge sett mest lovende ut.

Overflaten til Mars i dag virker ikke som et sted som er gjestfrie for livet. Det er tørt og kaldt, og stuper så langt ned til -220 grader Fahrenheit. Den tynne atmosfæren kan ikke blokkere ultrafiolett stråling fra verdensrommet, noe som vil ødelegge alle kjente levende ting på overflaten av planeten. Men Mars, som er like gammel som jorden, kan ha vært mer gjestfri tidligere. Kløftene og de tørre innsjøene som markerer planeten indikerer at vann en gang strømmet dit. Det er også grunn til å tro, sier astronomer, at Mars 'tidlige atmosfære var rik nok på varmefangstende karbondioksid for å skape en drivhuseffekt og varme opp overflaten. Med andre ord, tidlig på Mars var mye som tidlig på jorden. Hvis Mars hadde vært varm og våt i millioner eller til og med milliarder av år, hadde livet kanskje nok tid til å dukke opp. Når forholdene på overflaten av Mars ble stygg, kan livet ha blitt utryddet der. Men fossiler kan ha blitt etterlatt. Det er til og med mulig at livet kunne ha overlevd på Mars under overflaten, å dømme fra noen mikrober på jorden som trives miles under jorden.

Da Nasas Mckay presenterte bildene av marsfossiler for pressen den dagen i 1996, var en av de millioner av menneskene som så dem på TV, en ung britisk miljømikrobiolog ved navn Andrew Steele. Han hadde nettopp doktorgrad ved University of Portsmouth, hvor han studerte bakterielle biofilmer som kan absorbere radioaktivitet fra forurenset stål i kjernefysiske anlegg. Steele, ekspert på mikroskopiske bilder av mikrober, fikk McKays telefonnummer fra katalogassistanse og ringte ham. Jeg kan få deg et bedre bilde enn det, sa han og overbeviste McKay om å sende ham stykker av meteoritten. Steeles analyser var så gode at han snart jobbet for NASA.

Ironisk nok skjulte imidlertid hans arbeid NASAs bevis: Steele oppdaget at jordiske bakterier hadde forurenset Mars-meteoritten. Biofilm hadde dannet seg og spredt seg gjennom sprekker i det indre. Steeles resultater avkreftet ikke marsfossilene direkte - det er mulig at meteoritten inneholder både marsfossiler og forurensninger i Antarktis - men, sier han, problemet er hvordan forstår du forskjellen? Samtidig påpekte andre forskere at ikke-levende prosesser på Mars også kunne ha skapt globulene og magnetittklumper som NASA-forskere hadde holdt opp som fossile bevis.

Men McKay står ved hypotesen om at hans mikrofossiler er fra Mars, og sier at den er konsistent som en pakke med mulig biologisk opprinnelse. Enhver alternativ forklaring må ta hensyn til alle bevisene, sier han, ikke bare en om gangen.

Kontroversen har reist et dypt spørsmål i hodet til mange forskere: Hva skal til for å bevise tilstedeværelsen av liv for milliarder av år siden? i 2000 lånte oxford paleontolog Martin Brasier de originale Warrawoona-fossilene fra NaturalHistoryMuseum i London, og han og Steele og deres kolleger har studert bergarternes kjemi og struktur. I 2002 konkluderte de med at det var umulig å si om fossilene var reelle, og i hovedsak utsatte Schopfs arbeid for den samme skepsisen som Schopf hadde uttrykt om fossilene fra Mars. Ironien gikk ikke tapt på meg, sier Steele.

Spesielt hadde Schopf foreslått at fossilene hans var fotosyntetiske bakterier som fanget sollys i en grunne lagune. Men Brasier og Steele og medarbeidere konkluderte med at bergartene hadde dannet seg i varmt vann fylt med metaller, kanskje rundt en overopphetet ventilasjon på bunnen av havet - neppe det slags sted hvor en solelskende mikrobe kunne trives. Og mikroskopisk analyse av fjellet, sier Steele, var tvetydig, da han en dag demonstrerte i laboratoriet sitt ved å skyve et lysbilde fra Warrawoona-kirsebæret under et mikroskop rigget til datamaskinen hans. Hva ser vi på der? spør han og plukker tilfeldig på skjermen. Noen eldgamle skitt som har blitt fanget i en stein? Ser vi på livet? Kanskje, kanskje. Du kan se hvor lett du kan lure deg selv. Det er ingenting å si at bakterier ikke kan leve i dette, men det er ingenting å si at du ser på bakterier.

Schopf har svart på Steeles kritikk med ny egen forskning. Ved å analysere prøvene sine videre, fant han ut at de var laget av en form for karbon kjent som kerogen, som man kunne forvente i restene av bakterier. Av kritikerne hans, sier Schopf, vil de gjerne holde debatten levende, men bevisene er overveldende.

Uenigheten er typisk for det raske feltet. Geolog Christopher Fedo fra George Washington University og geokronolog Martin Whitehouse fra det svenske naturhistoriske museet har utfordret det 3,83 milliarder år gamle molekylære spor av lett karbon fra Grønland og sa at berget hadde dannet seg fra vulkansk lava, som er altfor varmt for mikrober å stå imot. Andre nylige krav er også under angrep. For et år siden laget et forskerteam overskrifter med sin rapport om små tunneler i 3,5 milliarder år gamle afrikanske bergarter. Forskerne hevdet at tunnelene ble laget av eldgamle bakterier omtrent den gang bergarten dannet seg. Men Steele påpeker at bakterier kan ha gravd disse tunnelene milliarder av år senere. Hvis du daterte London Underground på den måten, sier Steele, vil du si at den var 50 millioner år gammel, for det er så gamle steinene er rundt den.

Slike debatter kan virke uanstendige, men de fleste forskere er glade for å se dem utfolde seg. Hva dette vil gjøre er å få mange til å brette opp ermene og se etter flere ting, sier MIT-geolog John Grotzinger. For å være sikker handler debatten om finesser i fossilregisteret, ikke om eksistensen av mikrober for lenge siden. Selv en skeptiker som Steele er fortsatt trygg på at mikrobielle biofilmer levde for 3,2 milliarder år siden. Du kan ikke savne dem, sier Steele om deres særegne nettlignende filamenter som er synlige under et mikroskop. Og ikke engang kritikere har utfordret det siste fra Minik Rosing fra Københavns Universitets Geologiske Museum, som har funnet karbonisotopens livssignatur i et utvalg av 3,7 milliarder år gammel stein fra Grønland - det eldste ubestridte beviset på livet på jorden. .

På spill i disse debattene er ikke bare tidspunktet for livets tidlige evolusjon, men veien det tok. I løpet av september i fjor rapporterte for eksempel Michael Tice og Donald Lowe fra Stanford University om 3.416 milliarder år gamle matter av mikrober bevart i bergarter fra Sør-Afrika. Mikrobene, sier de, utførte fotosyntese, men produserte ikke oksygen i prosessen. Et lite antall bakteriearter i dag gjør det samme - anoksygen fotosyntese det heter - og Tice og Lowe antyder at slike mikrober, i stedet for de konvensjonelt fotosyntetiske som er studert av Schopf og andre, blomstret under den tidlige evolusjonen av livet. Å finne ut livets tidlige kapitler vil fortelle forskere ikke bare mye om historien til planeten vår. Det vil også lede deres søk etter tegn på liv andre steder i universet - med utgangspunkt i Mars.

I januar 2004 begynte NASA-roverne Spirit and Opportunity å rulle over Mars-landskapet. I løpet av få uker hadde Opportunity funnet det beste beviset hittil at vann en gang strømmet over planets overflate. Bergkjemien den samplet fra en slette kalt Meridiani Planum, indikerte at den hadde dannet for milliarder av år siden i et grunt, lang forsvunnet hav. En av de viktigste resultatene av rover-oppdraget, sier Grotzinger, et medlem av Rover Science-teamet, var robotens observasjon om at bergarter på Meridiani Planum ikke ser ut til å ha blitt knust eller kokt i den grad jorden klipper av det samme. alder har vært - deres krystallstruktur og lagdeling forblir intakt. En paleontolog kunne ikke be om et bedre sted å bevare et fossil i milliarder av år.

Det siste året har brakt en mengde spennende rapporter. En kretssonde og bakkebaserte teleskoper oppdaget metan i Mars-atmosfæren. På jorden produserer mikrober store mengder metan, selv om det også kan produseres av vulkansk aktivitet eller kjemiske reaksjoner i jordskorpen. I februar løp rapporter gjennom media om en NASA-studie som angivelig konkluderte med at metan fra Mars kan ha blitt produsert av underjordiske mikrober. NASAs hovedkvarter strøk raskt inn - kanskje bekymret for en gjentakelse av mediefvanen rundt Mars-meteoritten - og erklærte at de ikke hadde noen direkte data som støttet påstander om liv på Mars.

er alaska en del av USA

Men bare noen få dager senere kunngjorde europeiske forskere at de hadde oppdaget formaldehyd i Mars-atmosfæren, en annen forbindelse som på jorden produseres av levende ting. Rett etterpå ga forskere ved European Space Agency ut bilder av Elysium Plains, en region langs Mars ’ekvator. Landskapsstrukturen, hevdet de, viser at området var et frossent hav for bare noen få millioner år siden - ikke lenge, i geologisk tid. Det frosne havet kan fremdeles være der i dag, begravet under et lag med vulkansk støv. Selv om det ennå ikke er funnet vann på Mars overflate, sier noen forskere som studerer mars gull, at funksjonene kan ha blitt produsert av underjordiske akviferer, noe som tyder på at vann, og livsformene som krever vann, kan være skjult under overflaten.

Andrew Steele er en av forskerne som designer neste generasjon utstyr for å undersøke livet på Mars. Et verktøy han planlegger å eksportere til Mars kalles et mikroarray, et glassbilde som forskjellige antistoffer er festet på. Hvert antistoff gjenkjenner og festes på et spesifikt molekyl, og hver prikk i et bestemt antistoff har blitt rigget for å lyse når den finner sin molekylære partner. Steele har foreløpige bevis for at mikroarrayet kan gjenkjenne fossile hopaner, molekyler som finnes i celleveggene til bakterier, i restene av en 25 millioner år gammel biofilm.

Sist september reiste Steele og kollegene til den forrevne arktiske øya Svalbard, hvor de testet verktøyet i områdets ekstreme miljø som en opptakt til å distribuere det på Mars. Da bevæpnede norske vakter holdt øye med isbjørner, brukte forskerne timevis på å sitte på kalde steiner og analyserte steinfragmenter. Turen var en suksess: mikroarray-antistoffene oppdaget proteiner laget av hardføre bakterier i steinprøvene, og forskerne unngikk å bli mat for bjørnene.

Steele jobber også med en enhet som heter MASSE (Modular Assays for Solar System Exploration), som foreløpig er planlagt å fly på en 2011 European Space Agency-ekspedisjon til Mars. Han ser for seg at roveren knuser bergarter til pulver, som kan plasseres i MASSE, som vil analysere molekylene med en mikrogruppe og søke etter biologiske molekyler.

Før i 2009 lanserer NASA Mars Science Laboratory Rover. Den er designet for å inspisere overflaten av bergarter for særegne teksturer etterlatt av biofilm. Mars lab kan også se etter aminosyrer, byggesteinene til proteiner eller andre organiske forbindelser. Å finne slike forbindelser ville ikke bevise eksistensen av liv på Mars, men det ville styrke saken for det og anspore NASA-forskere til å se nærmere på.

Vanskelig som Mars-analysene vil være, blir de enda mer kompliserte av trusselen om forurensning. Mars har blitt besøkt av ni romfartøyer, fra Mars 2, en sovjetisk sonde som krasjet inn i planeten i 1971, til NASAs Opportunity and Spirit. En hvilken som helst av dem kan ha båret haikete jordmikrober. Det kan være at de krasjet land og likte det der, og da kunne vinden blåse dem over alt, sier Jan Toporski, geolog ved Universitetet i Kiel, i Tyskland. Og det samme interplanetære spillet av støtfangerbiler som kastet et stykke Mars til jorden, kan ha dusjet deler av jorden på Mars. Hvis en av disse bakkenbergarter var forurenset med mikrober, kunne organismer overlevd på Mars - i det minste en tid - og satt spor i geologien der. Forskere er likevel sikre på at de kan utvikle verktøy for å skille mellom importerte jordmikrober og martianer.

Å finne tegn på liv på Mars er på ingen måte det eneste målet. Hvis du finner et beboelig miljø og ikke finner det bebodd, så forteller det deg noe, sier Steele. Hvis det ikke er noe liv, hvorfor er det da ikke noe liv? Svaret fører til flere spørsmål. Det første ville være det som gjør den livlige jorden så spesiell. Til slutt kan innsatsen som helles for å oppdage primitivt liv på Mars vise seg å være den største verdien her hjemme.





^