Željezo na Zemlji lako korodira, ali iza tog jednostavnog procesa često stoje mnogo zanimljiviji mehanizmi. U brojnim okolišima hrđu stvaraju mikroorganizmi koji žive od kemijskih promjena željeznih atoma. Skupina istraživača predvođena Laurom Tenelanda-Osorio sa Sveučilišta u Tübingenu tvrdi da bi upravo takvi mikrobi mogli ostaviti najpouzdanije biološke tragove za potragu za životom na Marsu i ledenim mjesecima vanjskog Sunčeva sustava, piše Universe Today.
U novom radu autori donose pregled desetljeća istraživanja o tome kako bakterije koje koriste željezo ostavljaju prepoznatljive izotopne potpise i mineralne strukture te zašto su ti tragovi ključni za astrobiologiju. Time povezuju rezultate terenske mikrobiologije s praktičnim izazovima misija koje traže život izvan Zemlje.
Mikrobi koji “dišu” željezo
Kako prenosi Universe Today, željezo je među najzastupljenijim elementima u Sunčevu sustavu, a zemaljski mikroorganizmi razvili su zapanjujuću raznolikost metaboličkih načina kako bi ga iskoristili. Neke bakterije oksidiraju dvovalentno željezo i pritom dobivaju energiju, gotovo jednako pouzdano kao što mi dobivamo energiju disanjem kisika. Druge rade obrnuto: reduciraju trovalentno željezo i koriste ga kao završni prihvatnik elektrona u svom metabolizmu.
Te reakcije nisu izolirani procesi. Mikroorganizmi koji koriste željezo povezani su s kruženjem ugljika i dušika, a njihove aktivnosti utječu na fiksaciju ugljikova dioksida, razgradnju organske tvari i čak na neke oblike mikrobne fotosinteze.
Kao nusprodukt njihovih metaboličkih procesa nastaju biogeni minerali željeznih oksihidroksida. U neutralnim okolišima ti minerali često poprimaju vrlo prepoznatljive oblike: uvijene stapke, cjevaste ovojnice i mrežaste filamentne strukture koje kombiniraju kristale željeza s organskim spojevima. Takvi se nalazi mogu očuvati u stijenama milijardama godina.
Mars i ledeni svjetovi kao prirodni laboratoriji
Upravo ta dugotrajnost čini željezne biopotpise iznimno privlačnima za planetarnu znanost. Za razliku od krhkih organskih molekula koje brzo propadaju pod zračenjem ili agresivnom kemijom, mineralne strukture ostaju stabilne. Na Zemlji su otkrivene u hidrotermalnim izvorima, slatkovodnim izvorima, tlima bogatim željezom i u ekstremno kiselim sustavima rudničkih voda. Posvuda gdje voda dodiruje stijene s dovoljno željeza, ovakvi mikrobi se lako nastanjuju.
Mars je pritom očit kandidat. Crvenkasta površina planeta potječe od oksidiranog željeza, a brojni nalazi sondi i rovera potvrđuju da je Mars u prošlosti bio bogat vodom i mineralima temeljenima na željezu. Ako je život ikada postojao na toj planeti, metabolizam željeza bio bi logična energetska strategija. Fosilizirani minerali koje bi takvi mikrobi proizveli mogli bi i danas ležati u starim sedimentima, spremni za detekciju instrumentima koji su dovoljno osjetljivi da razlikuju biološko i abiotičko podrijetlo.
Europa i Enkelad nude drukčiji, ali jednako privlačan scenarij. Oba mjeseca skrivaju oceane ispod ledene kore. Ocean na Europi najvjerojatnije dotiče kameno dno, gdje bi interakcije stijena i vode oslobađale otopljeno željezo. Enkelad ipak izbacuje materijal iz oceana kroz mlazove na južnom polu, stvarajući prirodni izvor uzoraka. Buduće misije mogle bi izravno analizirati čestice u tim izbačenim oblacima i tražiti minerale željeza koji nose jasne biološke oznake.
Kako razlikovati biologiju od geologije
Da bi se biogeni minerali prepoznali, potrebno je razumjeti kako nastaju, kakve teksture stvaraju i po čemu se razlikuju od željeznih minerala koji nastaju bez sudjelovanja života. Autori naglašavaju da misije moraju biti opremljene instrumentima koji ciljano pretražuju te morfološke i kemijske značajke, a ne samo osnovne mineralne sastave.
Uspije li znanost u tome, posljedice bi bile iznimne. Pronalaženje željeznih biopotpisa na drugom svijetu značilo bi da se ista temeljna kemija, koja održava duboke ekosustave na Zemlji, pojavila i drugdje u Sunčevu sustavu. Takav bi nalaz proširio naše shvaćanje gdje život može nastati i pokazao da zemaljska rješenja nisu jedina moguća.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
