(openPR) Bewegung ist eines der deutlichsten Zeichen für Leben. Forschende der TU Berlin haben nun herausgefunden, dass bestimmte Mikroben gezielt auf eine chemische Substanz reagieren und sich aktiv darauf zubewegen – ein Prinzip, das künftig dabei helfen könnte, Leben auf anderen Planeten aufzuspüren. Ihre Ergebnisse könnten Weltraummissionen entscheidend verändern, denn die neue Methode ist nicht nur einfach, sondern auch schnell und kosteneffizient. Ihre Erkenntnisse wurden in der Fachzeitschrift „Frontiers in Astronomy and Space Sciences“ veröffentlicht.
Das Team um Dr. Max Riekeles von der Forschungsgruppe Astrobiologie der TU Berlin konnte zeigen, dass die gezielte Bewegung von Mikroorganismen als Biosignatur genutzt werden kann. Die Wissenschaftler*innen untersuchten drei verschiedene Mikrobenarten – zwei Bakterien und ein Archaeon – und stellten fest, dass sie sich alle auf die Aminosäure L-Serin zubewegen. Diese als Chemotaxis bekannte Bewegung ist eine Reaktion auf chemische Reize und dient Mikroben dazu, Nahrungsquellen zu finden.
„Unsere Ergebnisse legen nahe, dass die Bewegung von Mikroben eine wertvolle Methode zur Lebensdetektion auf anderen Planeten sein könnte", erklärt Max Riekeles. „Insbesondere wenn Leben auf dem Mars eine ähnliche Biochemie wie auf der Erde besitzt, könnte L-Serin als Lockstoff dienen." Das bedeutet, dass ein einfacher Test, der auf der Bewegung von Mikroben basiert, Hinweise auf Leben liefern könnte, ohne dass aufwendige chemische Analysen notwendig sind.
Robuste Mikroorganismen als Modell für extraterrestrisches Leben
Die untersuchten Mikroorganismen wurden gezielt aufgrund ihrer Widerstandsfähigkeit gegen extreme Umweltbedingungen ausgewählt. Das hochbewegliche Bakterium Bacillus subtilis kann in Sporenform Temperaturen bis zu 100 °C überleben. Pseudoalteromonas haloplanktis wurde aus antarktischen Gewässern isoliert und gedeiht bei Temperaturen von -2,5 °C bis 29 °C. Das Archaeon Haloferax volcanii gehört zu einer Gruppe, die Bakterien ähnlich ist, sich aber genetisch von ihnen unterscheidet. Es lebt in hochsalzhaltigen Umgebungen wie dem Toten Meer.
„Bakterien und Archaeen sind zwei der ältesten Lebensformen auf der Erde, aber sie bewegen sich auf unterschiedliche Weise und haben unabhängig voneinander Motilitätssysteme entwickelt“, erklärte Riekeles. „Indem wir beide Gruppen testen, können wir Methoden zur Lebensdetektion für Weltraummissionen zuverlässiger machen.“
Die Forschenden verwendeten die Aminosäure L-Serin, um die Mikroben zur Bewegung zu bringen. Frühere Studien haben bereits gezeigt, dass L-Serin für viele Organismen aus allen Lebensdomänen ein chemotaktischer Reiz ist. Auch wird vermutet, dass L-Serin auf dem Mars existiert. Falls das dortige Leben eine ähnliche Biochemie wie auf der Erde hat, wäre es denkbar, dass L-Serin potentielle marsianische Mikroben anziehen könnte.
Eine einfache und kosteneffiziente Methode
Das Forscherteam entwickelte eine vereinfachte Testmethode, die auf einer zweigeteilten Kammer mit einer Membran basiert. Mikroben werden auf einer Seite platziert, während auf der anderen Seite L-Serin eingefügt wird. Falls die Mikroben leben und beweglich sind, schwimmen sie durch die Membran zur Nahrungsquelle. „Diese Methode ist einfach, kostengünstig und benötigt keine aufwendigen Trackingmethoden", so Riekeles.
Die Besonderheit dieses Ansatzes liegt in seiner Einfachheit: Anstatt aufwendige Messgeräte mitzunehmen, könnte ein Experiment dieser Art direkt auf einer Raumsonde oder einem Marsrover durchgeführt werden. Die Forscher*innen wären dann in der Lage, anhand eines einzelnen Fotos von dem Kammersystem festzustellen, ob potentielle Mikroorganismen auf einem fremden Planeten auf chemische Reize reagieren, ohne komplizierte chemische Spuren nachweisen zu müssen.
Zukunftsperspektiven für Weltraummissionen
Die Methode hat das Potenzial, Weltraummissionen erheblich zu unterstützen. „Wenn wir sie weiterentwickeln, könnte sie eine wertvolle Ergänzung zu bestehenden Techniken sein, um Leben auf anderen Planeten aufzuspüren", erklärt Riekeles. Die nächsten Schritte umfassen die Miniaturisierung der Technologie und Tests unter simulierten Weltraumbedingungen.
Ein weiterer Vorteil dieser Methode ist, dass sie wenig Energie verbraucht und wenig menschliche Eingriffe benötigt. Das ist besonders wichtig für Weltraummissionen, bei denen die Ressourcen begrenzt sind. Falls sich die Methode in weiteren Tests bewährt, könnte sie in künftigen Mars-Missionen eingesetzt werden.
Die Studie zum Nachlesen:
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Dr. Max Riekeles
Zentrum für Astronomie und Astrophysik
Fakultät II Mathematik und Naturwissenschaften
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