Eine neue Studie, die Biologie und Planetenwissenschaften kombiniert, zeigt, dass gewöhnliche Hefe eine unerwartete Fähigkeit gezeigt hat, unter schweren Stößen und chemischen Extremen zu überleben, indem sie den Mars simuliert, was neue Hinweise auf die mögliche Existenz von Leben auf dem Mars und anderen Planeten liefert. Das Forscherteam entdeckte, dass „Ribonukleoproteinkondensate“ in Zellen eine Schlüsselrolle beim Schutz des genetischen Materials spielen und den Zellen helfen, extremen Stress zu überstehen.

Die Oberflächenumgebung des Mars ist weitaus rauer als die der Erde: Die dünne Atmosphäre bietet fast keinen Schutz, die Temperatur schwankt stark, die Strahlung ist stark und in der Vergangenheit war sie häufig starken Schockwellen ausgesetzt, die durch Meteoriteneinschläge erzeugt wurden. Unabhängig davon, ob wir uns vorstellen können, ob in der Antike Leben auf dem Mars existierte oder ob Menschen in Zukunft eine langfristige Basis auf dem Mars errichten werden, ist eine Kernfrage, ob Zellen in einer so extremen Umgebung ihre Integrität und Funktion aufrechterhalten können.

Zu diesem Zweck wählten die Forscher Saccharomyces cerevisiae, einen klassischen Labormodellorganismus, als repräsentatives Objekt des „Mars-like Extreme Environment Survival Test“. Hefe teilt nicht nur viele grundlegende biologische Mechanismen mit menschlichen Zellen, sondern ermöglicht auch Hochdurchsatzexperimente unter verschiedenen Bedingungen, was sie zu einer idealen Probe für die Erforschung „extremer Überlebensstrategien“ macht. Durch sorgfältig konzipierte Experimente setzte das Forschungsteam Hefezellen mechanischen Stößen, starken Druckänderungen und starken chemischen Stressumgebungen aus, die Meteoriteneinschläge simulierten.

Experimentelle Ergebnisse zeigten, dass einige Hefezellen den scheinbar „tödlichen“ Schock überlebten und nach der Rückkehr in eine mildere Umgebung ihr Wachstum und ihre Teilung wieder aufnahmen. Eine eingehende Analyse zeigt, dass bei Auftreten von extremem Druck die ursprünglich dispergierten Ribonukleoproteinkomponenten in Zellen schnell zu Kondensaten aggregieren und Schlüsselmoleküle räumlich neu organisieren, wodurch sich der Zellzustand in kurzer Zeit ändert und die Überlebenswahrscheinlichkeit erhöht. Diese Kondensate sind wie „Notunterkünfte“, die Teile von RNA und Proteinen vorübergehend isolieren und schützen können, um zu verhindern, dass sie durch Schock oder chemische Beschädigung zerstört werden.

Die Forscher wiesen darauf hin, dass diese Art von Ribonukleoproteinkondensat in der Vergangenheit meist als „schwach strukturierter Bereich“ oder als Phänomen der „Flüssig-Flüssig-Phasentrennung“ innerhalb von Zellen angesehen wurde, nun aber nachgewiesen wurde, dass es eine zentrale Funktion im Umgang mit extremen Umgebungen hat. Wenn potenzielle Mikroorganismen auf der Oberfläche des Mars oder anderer betroffener Planeten über ähnliche molekulare Mechanismen verfügen, können sie theoretisch einen gewissen Anteil des Überlebens nach dem Einschlag aufrechterhalten und die Möglichkeit einer Fortsetzung des Lebens aufrechterhalten.

Die Studie legt auch nahe, dass die Auswirkungen auf den Planeten nicht unbedingt die „völlige Vernichtung“ des primitiven Lebens bedeuten. Im Gegenteil können einige Mikroorganismen mit spezifischen Stressmechanismen während des Aufpralls herausgeschleudert, übertragen oder sogar über Planeten verteilt werden. Dies ist ein interessantes Echo einiger Annahmen über „Panspermie“ (Leben oder biologische Materialien können zwischen Planeten wandern) und liefert molekulare Unterstützung für die Diskussion der Möglichkeit, dass Leben innerhalb des Sonnensystems wandert.

Diese Entdeckung hat auch praktische Bedeutung für die zukünftige interstellare Erkundung der Menschheit und ihre Mars-Besiedlungspläne. Einerseits hilft es Wissenschaftlern, die Fähigkeit möglicher einheimischer Mikroorganismen auf dem Mars besser einzuschätzen, technische Aktivitäten, Bohr- oder Landeeinschläge zu überleben, und bietet so eine Referenz für Strategien zum Schutz des Planeten. Andererseits könnte das Verständnis und die Nutzung von Stressreaktionsmechanismen, die denen von Ribonukleoproteinkondensaten ähneln, die Grundlage für die Entwicklung gentechnisch veränderter Mikroorganismen und biologischer Materialien legen, die widerstandsfähiger gegen Strahlung und Stöße sind.

Wissenschaftler betonen, dass sich das aktuelle Experiment noch in einem frühen Stadium befindet und das „Proxy-Modell“ der irdischen Hefe verwendet. Es ist noch völlig unbekannt, ob es tatsächlich Leben auf dem Mars gibt und ob sein Aufbau ähnlich ist. Diese Arbeit zeigt jedoch ein wichtiges Konzept: Selbst in extremen Druck- und chemischen Umgebungen wie dem Mars sind Überlebensstrategien auf zellulärer Ebene theoretisch möglich. Zukünftig plant das Team, das Experiment in einer Klimakammer weiter auszubauen, die näher an den realen Bedingungen des Mars ist, einschließlich gemeinsamer Stresstests, die mehrere Variablen wie niedrige Temperatur, Strahlung und Zusammensetzung der Marsatmosphäre einbringen.

Forscher sagten, dass mit der Weiterentwicklung der Schnittstellenforschung zwischen „extremer Biologie“ und Planetenwissenschaften das Verständnis der Menschheit darüber, „was Leben ist“ und „wo kann Leben existieren“ weiter erweitert wird. Der „hartnäckige Sprung“ der Hefe im Experiment könnte, obwohl es sich nur um eine mikroskopische Szene im Labor handelt, stillschweigend die Art und Weise verändern, wie Menschen das Potenzial des Mars und außerirdisches Leben auf der Ebene der Philosophie und Kosmologie betrachten.

Zusammengestellt von /ScitechDaily