Un estudio de supervivencia microbiana muestra cómo podría haber sido la vida en Marte

Los sistemas hidrotermales de ácido-sulfato anteriores de Marte son prometedores en su capacidad para sustentar la vida durante miles de millones de años. Una forma de analizar estos sistemas es estudiar entornos analógicos en la Tierra. Para evaluar el potencial astrobiológico de los sistemas hidrotermales de sulfato ácido en Marte, se tomaron muestras del lago del cráter Laguna Caliente en el volcán Poás activo en 2013 y 2017.

El lago hidrotermal del cráter del volcán Poás en Costa Rica es uno de los hábitats más hostiles del planeta. El agua es altamente ácida, llena de metales tóxicos y cerca de la temperatura de ebullición ambiental, el pH varía de -0.87 a 1.5, una amplia variedad de compuestos químicos y potencial redox, y descargas freatomagmáticas de fosfato repetitivas. Además, las “erupciones de fosfato” repetidas provocan explosiones de vapor, cenizas y rocas. A pesar de tales erupciones mortales, los ambientes hidrotermales pueden ser el lugar donde se originaron las primeras formas de vida en la Tierra, y posiblemente en Marte, si es que alguna vez hubo vida. Además de descubrir cómo la vida puede sobrevivir a estas duras condiciones, el estudio de estos microbios da pistas sobre si podría haber habido vida en Marte y cómo.

En el nuevo Frontiers in Astronomy and Space Science, los investigadores informan que algunos microbios especializados sobreviven en condiciones análogas a las de la historia temprana de Marte, lo que puede deberse a muchas adaptaciones.

“La disciplina de la astrobiología es bastante amplia y conduce a investigaciones que se extienden desde el origen de la vida en la Tierra hasta la búsqueda de vida extraterrestre en mundos extraterrestres. Encontrar signos de vida pasada en Marte es una prioridad clave para la NASA, como lo demuestra la llegada del Perseverance ATV en el Planeta Rojo en 2021. Al momento de escribir este artículo, no se ha encontrado vida existente o signos definitivos de vida pasada en Marte;

“Uno de nuestros descubrimientos más importantes es que encontramos solo unos pocos tipos de microorganismos en este lago volcánico extremo, pero aún así pueden sobrevivir de muchas maneras”, dice el primer autor Justin Wang, estudiante graduado de la Universidad de Colorado. Boulder, Estados Unidos. “Creemos que hacen esto sobreviviendo en las afueras del lago durante las erupciones. Aquí es cuando una gama relativamente amplia de genes sería útil”.

Esta colaboración interdisciplinaria actual sigue al trabajo anterior de 2013. En ese momento, los investigadores encontraron que solo una especie microbiana era del género Acidiphilium en el lago volcánico Poás. No es sorprendente que este tipo de bacteria se encuentre comúnmente en alcantarillas ácidas y sistemas hidrotermales y se sabe que tiene varios genes que se han adaptado a diferentes entornos.

Las muestras de 2017 contienen una gama más amplia de bacterias, incluidas Acidiphilium spp. y Asaia spp., conocidos como acidófilos. Sin embargo, el estudio también representó a miembros de las familias Bradyrhizobiaceae, Chitinophagaceae y Metilobacteriaceae.

La pregunta principal que surge de estos hallazgos es “¿por qué la comunidad microbiana necesita tantas formas de producir energía cuando hay una cantidad sustancialmente ilimitada de fuente de energía (azufre, en muchos grados de oxidación)?” Aunque la oxidación de azufre a través del sistema Sox produce menos energía en ausencia del gen soxD, Laguna Caliente aún tiene una cantidad ilimitada de azufre en varios estados redox para compensar la ausencia del gen soxD. Ofrecemos tres posibles explicaciones para esta pregunta.” Citas de Estudiantes.

Al secuenciar el ADN de las muestras del lago, el equipo confirmó que las bacterias tenían una amplia gama de propiedades bioquímicas que les ayudaban a tolerar condiciones dinámicas y potencialmente extremas. Estos incluían vías para la producción de energía utilizando azufre, hierro, arsénico, fijación de carbono (como las plantas), azúcares simples y complejos, y gránulos bioplásticos (que pueden ser creados y utilizados por microorganismos como reservas de energía y carbono durante el estrés o la hambruna).

“Esperábamos muchos de los genes que encontramos, pero no esperábamos tantos debido a la baja biodiversidad del lago”, dice Wang. “Esto fue toda una sorpresa, pero es absolutamente elegante. Tiene sentido que de esta manera, la vida se adapte a vivir en un lago de cráter volcánico”.

A pesar del entorno a menudo mortal, los sistemas hidrotermales proporcionan la mayoría de los componentes clave de la evolución de la vida, incluidos el calor, el agua y la energía. Por esta razón, las principales teorías tanto de la Tierra como de Marte se centran en estos lugares. Hasta ahora, los esfuerzos anteriores para encontrar vida en Marte se han centrado en las zanjas de los ríos o los estuarios de los ríos, pero los autores sugieren que se debe prestar más atención a las ubicaciones de las fuentes termales del pasado (que estuvieron en Marte durante miles de millones de años).

“Nuestra investigación proporciona un marco de cómo podría haber ocurrido la ‘vida terrestre’ en los ambientes hidrotermales de Marte”, explica Wang. “Pero si alguna vez hubo vida en Marte y si se parece a los microorganismos aquí sigue siendo una gran pregunta. Esperamos que nuestra investigación guíe la discusión para priorizar la búsqueda de signos de vida en estos ambientes”.

Referencia de la revista

1. Justin L. Wang, Nicholas B. Dragone, Geoffroy Avard y Brian M. Hynek; Supervivencia Microbiana en un Ecosistema Análogo a Marte Extremo: Volcán Poás, Costa Rica. Los límites de la astronomía y la ciencia espacial DOI: 10.3389 / fspas.2022.817900