Forschende der TU Berlin haben eine bahnbrechende Methode zur Identifikation mikrobieller Bewegung entwickelt, die weitreichende Implikationen für die Suche nach extraterrestrischem Leben haben könnte. Diese Methode nutzt die Reaktion von Mikroben auf die chemische Substanz L-Serin, die als ein klarer Indikator für Lebenszeichen gilt. Die Ergebnisse dieser Forschung wurden kürzlich in der Fachzeitschrift „Frontiers in Astronomy and Space Sciences“ veröffentlicht.
Das Team unter der Leitung von Dr. Max Riekeles untersuchte drei verschiedene Mikrobenarten: die Bakterien Bacillus subtilis und Pseudoalteromonas haloplanktis, sowie das Archaeon Haloferax volcanii. Alle diese Mikroben zeigen eine charakteristische Bewegung in Richtung L-Serin, ein Ausdruck chemotaktischer Reaktion, die als Chemotaxis bekannt ist. Diese Reaktion könnte entscheidende Hinweise auf Lebensformen auf anderen Planeten liefern, insbesondere auf dem Mars.
Die Experimentalanordnung
Um die Bewegungen der Mikroben zu analysieren, entwickelten die Forschenden eine innovative Experimentalanordnung. Diese besteht aus einer zweigeteilten Kammer, in der auf einer Seite die Mikroben und auf der anderen Seite L-Serin platziert werden. Wenn die Mikroben leben und beweglich sind, schwimmen sie aktiv durch die Membran zur Nahrungsquelle. Diese Methode hat sich als einfach, kostengünstig und energieeffizient erwiesen, was sie besonders geeignet für Weltraummissionen macht.
Ein solches Experiment könnte direkt auf einer Raumsonde oder einem Marsrover durchgeführt werden, um die Möglichkeiten des Lebens auf anderen Planeten direkt vor Ort zu testen. Die Methode benötigt nur minimalen menschlichen Eingriff, was entscheidende Vorteile für die Durchführung von Missionen in extremen Umgebungen bietet.
Widerstandsfähigkeit der Mikroben
Die Auswahl der Mikroben beruhte auf ihrer Widerstandsfähigkeit gegen extreme Umweltbedingungen. Bacillus subtilis kann in Sporenform Temperaturen von bis zu 100 °C überstehen, während Pseudomonas haloplanktis Temperaturen zwischen -2,5 °C und 29 °C als optimal erachtet. Das Archaeon Haloferax volcanii lebt in hochsalzhaltigen Umgebungen und könnte somit als Modellorganismus für Lebensform-Studien in extremen extraterrestrischen Bedingungen dienen.
Zusätzlich zu den Forschungen an den genannten Mikroben wurde in weiteren Studien, wie in Arbeiten zur chemotaktischen Reaktion von Salmonella typhimurium auf L-Serin, die Abhängigkeit der Bewegungsgeschwindigkeit von der Attraktionskraft des Chemikaliengradienten untersucht. Hierbei kamen zwei wesentliche Techniken zum Einsatz: eine Messung der durchschnittlichen Geschwindigkeit der Bakterienpopulation und die Analyse des Verhältnisses von Aufwärts- zu Abwärtsfluss im Attraktanten.
Die Ergebnisse dieser Studien zeigen, dass ein erhöhter Serin-Gehalt zu einer Verdopplung der durchschnittlichen Trajektorien-Dauer der Bakterien führen kann, wenn sie dem Gradienten folgen. Dies deutet darauf hin, dass die chemotaktische Reaktion auf Serin von komplexen Mechanismen abhängt, die möglicherweise durch mehrere Serinrezeptoren vermittelt werden, ein Thema das weiter untersucht werden muss.
Die an der Forschung beteiligten Autoren schlagen ein mikroskopisches Modell vor, das das Verhalten der Bakterien in Abhängigkeit vom Serin-Gradienten beschreibt. Es bleibt abzuwarten, wie diese Erkenntnisse in künftige Weltraummissionen integriert werden können, um das Rätsel um das Leben im Universum weiter aufzudecken.
