Weerbarstige micro-organismen, aangetroffen in een kratermeer van een actieve vulkaan, geven aanwijzingen over de mogelijke vormen van leven op de vroegere rode planeet.

Sinds jaar en dag theoretiseren wetenschappers er lustig op los: kan er leven op Mars zijn geweest? En zo ja, hoe zagen die levensvormen er dan uit? Onderzoekers vermoeden dat als er ooit leven op de rode planeet bestond, dit zogenoemde ‘extremofielen’ moeten zijn geweest. “Mogelijk leken ze een beetje op weerbarstige micro-organismen aangetroffen in het kratermeer van de vulkaan Poás,” vertelt onderzoeker Justin Wang in gesprek met Scientias.nl.


Het kratermeer van Poás
Het hydrothermale kratermeer van de Poás-vulkaan in Costa Rica is een van de meest vijandige plekken op aarde. Het water is ontzettend zuur, vol met giftige metalen en kent verzengende temperaturen. Bovendien zorgen freatische erupties voor plotselinge explosies van stoom, as en steen. Ondanks deze barre omstandigheden bestaan er toch weerbarstige organismen die deze vijandige plekken hun thuis noemen. Dit zijn zogenoemde extremofiele microben. En deze heldhaftige micro-organismen kunnen weleens de eerste levensvormen op aarde zijn geweest.

Het extreme Laguna Caliente-meer in de krater van de Poás-vulkaan in Costa Rica. Afbeelding: Justin Wang

Ondanks dat tegenwoordig weinig levensvormen in dergelijke onverbiddelijke kratermeren kunnen overleven, vermoeden onderzoekers dat dat in een grijs verleden wel anders was. “Er wordt verondersteld dat het leven om vele redenen in hydrothermische omgevingen op aarde ontstond,” vertelt Wang. Dergelijke omgevingen beschikken over water, warmte en voedingsstoffen. Bovendien maken de hoge activiteit en complexe chemie in hydrothermische omgevingen het veelbelovende plekken voor het ontstaan van leven. Ten slotte suggereren genomische studies van alle levende wezens op aarde dat we allemaal afkomstig zijn van een micro-organisme dat in een hydrothermische omgeving gedijde.”

Mars
Dit heeft tevens implicaties voor onze zoektocht naar voormalig leven op Mars. “Aangezien de omstandigheden op het vroege Mars waarschijnlijk op de vroege aarde leken, is het waarschijnlijk dat als het leven op aarde echt is ontstaan uit micro-organismen in hydrothermische omgevingen, het leven op Mars op dezelfde manier zou kunnen zijn ontstaan,” legt Wang uit. Onderzoekers zijn mede om die reden heel geïnteresseerd in de weerbarstige micro-organismen die in barre kratermeren vertoeven. Want mogelijk krijgen we dan tevens een glimp van hoe het leven er – als het inderdaad bestond – op de vroegere rode planeet heeft uitgezien.

Acidiphilium
Onderzoekers reisden voor een nieuwe studie af naar het kratermeer van de vulkaan Poás en ontdekten dat het meer wordt gedomineerd door bacteriën van een enkel ‘extremofiel’ geslacht: Acidiphilium. “Dergelijke microben worden aangetroffen in zure omgevingen en het is bekend dat ze er een breed scala aan metabolismen op nahouden,” vertelt Wang. “Het is belangrijk om deze te bestuderen omdat ze enkele van de meest extreme vormen van leven op aarde vertegenwoordigen. Als we kunnen bestuderen hoe ze functioneren in deze extreme aardse omgevingen, kunnen we ook gaan begrijpen hoe het leven buiten de aarde zou hebben gefunctioneerd in vergelijkbare, extreme omgevingen.”

Handige aanpassingen
De onderzoekers wilden onder andere de biochemische processen van de organismen uitgebreid bestuderen. Hiervoor besloten ze het DNA van de microben te sequencen. En het lijkt erop dat de Acidiphilium-bacteriën een breed scala aan aanpassingen hebben doorgemaakt om de extreme en barre omstandigheden in het hydrothermische kratermeer te verdragen. “We hebben veel genen ontdekt die waterstofionen buiten de cel pompen om het binnenste van de cel minder zuur te maken,” vertelt Wang. “We ontdekten ook veel vergelijkbare soorten genen die gifstoffen zoals arseen en andere zware metalen naar buiten pompen. Sommige genen die we hebben gevonden, suggereren dat de bacteriën ook zwavel, arseen en ijzer gebruiken om er energie uit te halen. Deze hele reeks genetische aanpassingen suggereert dat de micro-organismen zeer complexe aanpassingen hebben ondergaan, waardoor ze in verschillende omstandigheden kunnen leven. En daardoor weten ze dus ook in barre hydrothermische kratermeren te gedijen.”

“Martiaanse leven kan er mogelijk net zo uit hebben gezien als de microben in het vulkanische meer van Poás”

Zoektocht naar Martiaans leven
De onderzoekers zijn van mening dat we in onze zoektocht naar voormalig Martiaans leven ook zeker deze hydrothermische kratermeren niet moeten vergeten. “Als het leven op Mars op een vergelijkbare manier is ontstaan als het leven op aarde, zou het Martiaanse leven er mogelijk net zo uit kunnen hebben gezien als de microben in het vulkanische meer van Poás,” stelt Wang. “Het zoeken naar leven in vroegere warmwaterbronnen op Mars is daarom erg belangrijk. Helaas wordt dat vaak over het hoofd gezien en zijn pogingen om te zoeken naar leven op Mars veelal gericht op stroombeddingen of rivierdelta’s. Uit geologische gegevens blijkt echter dat er miljarden jaren lang hydrothermale omgevingen op Mars bestonden. We denken dan ook dat warmwaterbronnen geweldige omgevingen zijn voor zowel de oorsprong van het leven als de voortzetting van het leven gedurende een groot deel van de geschiedenis van Mars. En daarom stellen we dat voormalige warmwaterbronnen prioriteit moeten krijgen bij het zoeken naar buitenaards leven.”

Overigens hoeft dat niet eens zo lastig te zijn. Op dit moment speurt Marsrover Perseverance namelijk al de Jezero-krater af, op zoek naar sporen van oud Martiaans leven. En op de kraterrand bevinden zich volgens Wang enkele interessante gebieden, waar Perseverance best weleens een kijkje zou kunnen gaan nemen…