Die Suche nach Leben außerhalb der Erde ist eines der ehrgeizigsten wissenschaftlichen Vorhaben. Eine vielversprechende Methode ist die Lokalisierung von beweglichen Mikroorganismen, die in der Lage sind, sich selbst anzutreiben, was als starker biologischer Indikator dient. Wenn diese Bewegung von einer bestimmten Chemikalie angetrieben wird, wird sie als Chemotaxis bezeichnet.
Ein Team deutscher Forscher hat eine neue und vereinfachte Technik eingeführt, um die chemotaktische Bewegung bei einigen der kleinsten Organismen der Erde zu stimulieren. Ihre Ergebnisse wurden in Frontiers in Astronomy and Space Sciences veröffentlicht.
„Wir haben drei verschiedene Bakterienarten von Mikroben und ein Archaeon untersucht und festgestellt, dass alle von L-Serin angezogen wurden“, erklärte Max Riekeles, Forscher an der Technischen Universität Berlin. „Dieses chemotaktische Verhalten könnte als starker Indikator für Leben dienen und zukünftige Weltraummissionen informieren, die nach mikrobiellen Organismen auf dem Mars oder anderen Himmelskörpern suchen.“
Die für die Studie ausgewählten Mikroorganismen wurden aufgrund ihrer Widerstandsfähigkeit in feindlichen Umgebungen ausgewählt. Der hochmobile Bacillus subtilis kann in seiner Sporenform extreme Bedingungen überstehen und Temperaturen von bis zu 100 °C überleben. Eine andere Art, Pseudoalteromonas haloplanktis, gedeiht in kalten Gewässern und kann Temperaturen von -2,5 °C bis 29 °C kultivieren. Derweil bewohnt das Archaeon Haloferax volcanii, das Ähnlichkeiten mit Bakterien aufweist, aber unterschiedliche genetische Unterschiede hat, natürliche Umgebungen mit hoher Salinität wie das Tote Meer.
„Bakterien und Archaeen gehören zu den ältesten Lebensformen auf der Erde, aber sie zeigen unterschiedliche Beweglichkeitsmechanismen, die sich unabhängig voneinander entwickelt haben“, bemerkte Riekeles. „Indem wir beide Gruppen in unsere Studie einbezogen, verbessern wir die Zuverlässigkeit von Lebensdetektionsmethoden für die Weltraumforschung.“
Die Studie ergab, dass L-Serin alle drei getesteten Arten erfolgreich anzog. „Die Verwendung von H. volcanii in dieser Forschung erweitert den Bereich der Lebensformen, die durch chemotaktische Detektion identifiziert werden können, insbesondere da Archaeen bekanntermaßen chemotaktische Systeme besitzen“, erklärte Riekeles. „Da H. volcanii in stark salzhaltigen Bedingungen gedeiht, könnte es als hervorragendes Modell für potenzielles Marsleben dienen.“
Die Forscher entwickelten eine vereinfachte Technik, die die Lebensfähigkeit für Weltraummissionen verbessert. Anstatt komplexe Laborinstrumente zu benötigen, basiert ihre Methode auf einem Objektträger mit zwei Kammern, die durch eine dünne Membran getrennt sind. Mikroben werden auf einer Seite platziert, während L-Serin auf der anderen Seite eingeleitet wird. „Wenn die Mikroben lebendig und beweglich sind, schwimmen sie durch die Membran zum L-Serin“, erklärte Riekeles. „Dieser Ansatz ist kostengünstig, unkompliziert und erfordert keine umfangreiche Rechenleistung für die Analyse.“
Um diese Methode jedoch bei einer Weltraummission einzusetzen, sind bestimmte Verfeinerungen erforderlich. Die Forscher betonten die Notwendigkeit kompakter und robuster Geräte, die den Strapazen der Weltraumfahrt standhalten, sowie die Automatisierung, um ohne menschliches Zutun zu funktionieren.
Wenn diese Herausforderungen bewältigt werden, könnte mikrobielle Bewegung helfen, außerirdische Organismen zu identifizieren, wie z. B. diejenigen, die möglicherweise den Jupitermond Europa bewohnen. „Dieser Ansatz könnte die Lebensdetektion effizienter und kostengünstiger machen und es zukünftigen Missionen ermöglichen, wissenschaftliche Ergebnisse mit begrenzten Ressourcen zu maximieren“, schloss Riekeles. „Er stellt ein praktisches Werkzeug für kommende Marsmissionen dar und ergänzt andere direkte Beweglichkeitsbeobachtungstechniken.“