A közép-antarktiszi sziklás hegygerinc talaja soha nem tartalmazott mikroorganizmusokat.
A tudósok most először fedezték fel, hogy a Föld felszínén lévő talajban látszólag nincs élet. A talaj az Antarktisz belsejében található két széljárta, sziklás gerincről származik, 480 kilométerre a Déli-sarktól, ahol több ezer méternyi jég hatol be a hegyekbe.
„Az emberek mindig is azt gondolták, hogy a mikrobák ellenállóak és bárhol megélhetnek” – mondja Noah Firer, a Colorado Boulder Egyetem mikrobiális ökológusa, akinek csapata talajt vizsgál. Végül is találtak már egysejtű élőlényeket 200 Fahrenheit-fokot meghaladó hőmérsékletű hidrotermális kürtőkben, az Antarktiszon fél mérföldnyi jég alatti tavakban, sőt, még 120 000 lábbal a Föld sztratoszférája felett is. De egy évnyi munka után Ferrer és doktorandusz hallgatója, Nicholas Dragon még mindig nem találtak életre utaló jeleket az általuk gyűjtött antarktiszi talajban.
Firer és Dragone 11 különböző hegység talaját vizsgálták, amelyek a körülmények széles skáláját képviselik. Az alacsonyabb és kevésbé hideg hegyvidéki területekről származó talajok baktériumokat és gombákat tartalmaznak. A két legmagasabb, legszárazabb és leghidegebb hegység egyes hegyeiben azonban nincsenek életjelek.
„Nem mondhatjuk, hogy sterilek” – mondta Ferrer. A mikrobiológusok hozzászoktak, hogy egy teáskanálnyi talajban több millió sejtet találnak. Ezért nagyon kis szám (pl. 100 életképes sejt) elkerülheti a detektálást. „De tudomásunk szerint semmilyen mikroorganizmust nem tartalmaznak.”
Akár valóban élettelen egy talaj, akár csak később fedezik fel, hogy néhány túlélő sejtet tartalmaz, a JGR Biogeosciences folyóiratban nemrégiben megjelent új eredmények segíthetnek az élet utáni kutatásban a Marson. Az antarktiszi talaj állandóan fagyott, tele van mérgező sókkal, és kétmillió éve nem volt sok folyékony víz – hasonlóan a marsi talajhoz.
A mintákat egy, a Nemzeti Tudományos Alapítvány (National Science Foundation) által finanszírozott expedíció során gyűjtötték 2018 januárjában a Transzantarktiszi-hegység távoli területein. Áthaladnak a kontinens belsejében, elválasztva a keleti magaslati fennsíkot a nyugati alacsonyan fekvő jégtől. A tudósok a Shackleton-gleccseren vertek tábort, egy 60 mérföldes jégszalagon, amely a hegyekben egy szakadékban folyik le. Helikoptereket használtak a nagy magasságokba való repüléshez, és mintákat gyűjtöttek a gleccser fel-le mozgásáról.
Egy gleccser lábánál, mindössze néhány száz lábbal a tengerszint felett, a meleg, nedves hegyekben felfedezték, hogy a talajt szezámmagnál is kisebb állatok lakják: mikroszkopikus férgek, nyolclábú medveállatkák, kerekesférgek és apró férgek, úgynevezett ugróvillások. Szárnyas rovarok. Ezek a csupasz, homokos talajok egy jól ápolt gyepen található baktériummennyiségnek kevesebb mint ezred részét tartalmazzák, ami elegendő lenne ahhoz, hogy táplálékot biztosítson a felszín alatt megbúvó apró növényevőknek.
De ezek az életjelek fokozatosan eltűntek, ahogy a csapat a gleccser mélyebb, magasabb hegyeit látogatta meg. A gleccser tetején két hegyet látogattak meg – a Schroeder-hegyet és a Roberts-hegyet –, amelyek több mint 2100 méter magasak.
Byron Adams, a utahi Provóban található Brigham Young Egyetem biológusa, a projekt vezetője emlékszik vissza: a Schroeder-hegyi látogatások kegyetlenek voltak. Ezen a nyári napon a hőmérséklet 0°F közelében van. A süvöltő szél lassan elpárologtatta a jeget és a havat, csupaszon hagyva a hegyeket, állandó fenyegetést jelentve a homok kiásásához magával hozott kerti ásók emelésére és hajítására. A földet vöröses vulkáni kőzetek borítják, amelyeket több százmillió év alatt erodált a szél és az eső, így azok gödrösek és csiszoltak lettek.
Amikor a tudósok kiemelték a sziklát, felfedezték, hogy az alját fehér sókéreg borítja – perklorát, klorát és nitrát mérgező kristályai. A perklorátok és klorátok, a rakétaüzemanyagban és ipari fehérítőben használt korrozív sók, szintén nagy mennyiségben találhatók a Mars felszínén. Mivel nincs víz, amit lemoshatna, a só felhalmozódik ezeken a száraz antarktiszi hegyeken.
„Olyan, mint a mintavétel a Marson” – mondta Adams. „Amikor beledugsz egy ásót, „tudod, hogy te vagy az első dolog, ami megbolygatja a talajt örökkévalóság óta – talán több millió év óta.”
A kutatók azt feltételezték, hogy még ilyen nagy tengerszint feletti magasságban és a legmostohább körülmények között is találnak élő mikroorganizmusokat a talajban. Ezek a várakozások azonban 2018 végén kezdtek szertefoszlani, amikor a Dragon egy polimeráz láncreakciónak (PCR) nevezett technikát alkalmazott a mikrobiális DNS kimutatására a talajban. A Dragon 204 mintát tesztelt a gleccser feletti és alatti hegyekből. Az alacsonyabb, hűvösebb hegyekből származó minták nagy mennyiségű DNS-t eredményeztek; de a nagy magasságból származó minták többségét (20%), beleértve a Schroeder-hegyről és a Roberts-hegységből származó minták nagy részét is, nem vizsgálták semmilyen eredményre, ami arra utal, hogy nagyon kevés mikroorganizmust tartalmaznak, vagy talán egyáltalán nem.
„Amikor először mutatott nekem eredményeket, azt gondoltam, hogy valami nincs rendben” – mondta Ferrell. Azt gondolta, hogy a mintával vagy a laboratóriumi felszereléssel kell lennie valami gondnak.
Dragon ezután további kísérletek sorozatát végezte el az élet jeleinek keresésére. Glükózzal kezelte a talajt, hogy kiderítse, vajon bizonyos élőlények a talajban szén-dioxiddá alakítják-e azt. Megpróbált felfedezni egy ATP nevű vegyi anyagot, amelyet a Földön minden élőlény energiatárolásra használ. Több hónapon át talajdarabokat tenyésztett különféle tápanyagkeverékekben, megpróbálva meggyőzni a meglévő mikroorganizmusokat, hogy kolóniákat hozzanak létre.
„Nick a konyhai mosogatóval dobta ezeket a mintákat” – mondta Ferrell. Mindezen tesztek ellenére sem talált semmit egyes talajokban. „Ez tényleg lenyűgöző.”
Jacqueline Gurdial, a kanadai Guelphi Egyetem környezeti mikrobiológusa „csábítónak” nevezi az eredményeket, különösen Dragon erőfeszítéseit, hogy meghatározza, milyen tényezők befolyásolják a mikroorganizmusok egy adott helyen való megtalálásának valószínűségét. Megállapította, hogy a nagy tengerszint feletti magasság és a magas klorátkoncentráció volt a legerősebb előrejelzője az élet kimutatásának elmaradásának. „Ez egy nagyon érdekes felfedezés” – mondta Goodyear. „Ez sokat elárul a földi élet korlátairól.”
Nem teljesen meggyőződve arról, hogy a talajuk valóban élettelen, részben a saját, az Antarktisz egy másik részén szerzett tapasztalatai miatt.
Néhány évvel ezelőtt a Transzantarktiszi-hegység hasonló környezetéből származó talajokat vizsgált, egy olyan helyet, amely a Shackleton-gleccsertől 500 mérföldre északnyugatra fekszik, az University Valley néven ismert, és ahol valószínűleg 120 000 éve nem volt jelentős nedvességtartalom vagy olvadáspont. Amikor 20 hónapig -1°C-on, a völgyben tipikus nyári hőmérsékleten inkubálta, a talaj nem mutatott életjeleket. De amikor a talajmintákat néhány fokkal fagypont fölé melegítette, némelyiken baktériumok szaporodtak.
Például a tudósok felfedezték, hogy a baktériumsejtek több ezer év után is életben maradnak a gleccserekben. Amikor csapdába esnek, a sejt anyagcseréje milliószor lelassulhat. Olyan állapotba kerülnek, amelyben már nem növekednek, hanem csak a jégbe hatoló kozmikus sugarak által okozott DNS-károsodásokat javítják. Goodyear feltételezése szerint ezek a „lassan túlélők” lehetnek azok, amelyeket a College Valley-ben talált – gyanítja, hogy ha Dragone és Firer tízszer több talajt elemeztek volna, akkor talán a Roberts-hegységben vagy a Schroeder-hegységben találták volna meg őket.
Brent Christner, aki a gainesville-i Floridai Egyetemen az antarktiszi mikrobákat tanulmányozza, úgy véli, hogy ezek a nagy magasságban élő, száraz talajok segíthetnek a marsi élet utáni kutatások javításában.
Megjegyezte, hogy a Viking 1 és Viking 2 űrszondák, amelyek 1976-ban landoltak a Marson, élet-észlelő kísérleteket végeztek, részben az Antarktisz partjai közelében lévő alacsonyan fekvő talaj, a Száraz-völgyek nevű régió tanulmányozásán alapulva. Ezek a talajok nyáron az olvadékvíztől nedvessé válnak. Nemcsak mikroorganizmusokat tartalmaznak, hanem egyes helyeken apró férgeket és más állatokat is.
Ezzel szemben a Mount Roberts és a Mount Schroeder magasabb, szárazabb talajai jobb vizsgálati terepet biztosíthatnak a marsi műszerek számára.
„A Mars felszíne nagyon rossz állapotban van” – mondta Christner. „Egyetlen földi élőlény sem tud túlélni a felszínen” – legalábbis egy-két centiméter vastagon. Minden élet után kutatva oda tartó űrhajónak fel kell készülnie arra, hogy a Föld legzordabb helyein is működni fog.
Copyright © 1996–2015 National Geographic Society. Copyright © National Geographic Partners, LLC, 2015–2023. Minden jog fenntartva.