Hoop op leven

Nadat het leven op Mars zo dood als een pier was verklaard lijken er nu opeens weer aanwijzingen te zijn dat in een ver verleden de Rode Planeet bacteriën heeft gekend.

De hoop dat in de befaamde Mars-meteoriet ALH84001 toch sporen van `prehistorisch' leven zijn aangetroffen is de afgelopen weken opeens toegenomen. Amerikaanse onderzoekers hebben het vermoeden uitgesproken dat veel van de zogenoemde magnetiet-kristallen die in de meteoriet zijn gevonden langs biotische weg zijn ontstaan. In vorm, chemische samenstelling, magnetische eigenschappen en kristalstructuur lijken ze als twee druppels water op magnetiet-kristallen die op aarde uitsluitend bekend zijn van bacteriën.

Aan het onderzoek is deelgenomen door onderzoekers die als co-auteur genoemd werden in het geruchtmakende Science-artikel (16 augustus 1996) waarin voor het eerst gezinspeeld werd op sporen van leven in een Mars-meteoriet. De deelstudie is te beschouwen als een uitwerking van het oorspronkelijke artikel en een poging de kritiek te pareren die sindsdien is ontstaan.

De ALH84001 is een meteoriet ter grootte van een flinke aardappel die in 1984 op het ijs bij de Allan Hills op de Zuidpool is gevonden. Isotopen-analyse aan gasinsluitsels in de meteoriet bewees in 1993 dat de steen van Mars afkomstig is, zoals dat al eerder van een aantal andere meteorieten was aangetoond. De Marslanders Viking I en II hadden in 1976 de Mars-atmosfeer rechtstreeks kunnen bemonsteren. Volgens de laatste reconstructies, voornamelijk gebaseerd op isotopen-analyse, is het gesteente waaruit de meteoriet bestaat 4,5 miljard jaar geleden gevormd en zijn er door een inslag van een ander hemellichaam ongeveer 4,0 miljard jaar geleden scheuren in ontstaan waarin zich weldra allerlei mineralen afzetten. Een andere zware inslag, 15 miljoen jaar geleden, wierp de steen de interplanetaire ruimte in waar hij heeft rondgezworven tot hij 13 duizend jaar geleden in het zuidpoolijs viel. De lokaal bestaande ijsstroming bracht de meteoriet uiteindelijk weer aan de oppervlakte waar hij door een team Amerikanse meteorieten-jagers werd gevonden.

Op een persconferentie in augustus 1986 maakte nasa-onderzoeker David McKay, eerste auteur van het Science-artikel, bekend dat zijn onderzoeksgroep duidelijke sporen van `ancient life' in de scheuren van ALH84001 had gevonden. Hij gaf vijf aanwijzingen. In de scheuren waren minuscule korreltjes of bolletjes calciet (kalk) aangetroffen die sterk leken op het soort korrels dat op aarde door bacteriën en algen wordt gevormd. Rond de korrels lagen andere mineralen die alleen in samenhang met die calciet-vorming konden zijn neergeslagen. Verder was er de opvallende aanwezigheid van polycyclische koolwaterstoffen (PAK's), bekend van aardolie en vaak beschouwd als een overblijfsel van vroeger leven. Bovendien lagen rond de calcietkorrels veel kristallen magnetiet (het ijzeroxide Fe3O4) die sterk leken op magnetiet-kristallen die in sommige bacteriën worden gevonden. En last but not least waren rond de calcietkorreltjes bacterie-achtige structuren aangetroffen. In het geheel mocht een aanwijzing voor leven worden gezien.

Het artikel heeft veel kritiek uitgelokt. De `gevaarlijkste' kritiek was dat de kalkkorrels eigenlijk tamelijk jong leken (gevormd in een tijd dat Mars geen water meer had) en leken te zijn gevormd bij een temperatuur die te hoog was voor leven, maar inmiddels is deze kritiek ingetrokken. In het merendeel van de overige kritiek werd opgevoerd dat de meeste `aanwijzingen' voor leven ook langs niet-biogene weg konden zijn ontstaan. De PAK's konden ook pas op aarde zijn afgezet en bovendien blijken PAK's op meteorieten helemaal niet zeldzaam. De bacterie-achtige vormsels leken te klein voor de benodigde hoeveelheid DNA, RNA en eiwit. Voor wat betreft het magnetiet was de opmerking dat de Vikinglanders in 1976 geen noemenswaardig magnetisch veld hadden ontdekt nogal pijnlijk. Maar inmiddels heeft de nasa-satelliet Mars Global Surveyor aangetoond dat de `jonge' Mars wel degelijk een goed ontwikkeld magnetisch veld had (Science, 30 april 1999). Naar schatting is de diepe dynamo die het veld opwekte 4 miljard jaar geleden stilgevallen.

Nu is er de uitputtende studie van Kathie L. Thomas-Keprta et al., gepubliceerd in Geochimica en Cosmochimica Acta (1 december 2000). De groep weekte met behulp van azijnzuur een grote hoeveelheid magnetieten (zoals zij ze noemen) los van de calciet-bolletjes op een breukvlak van de ALH84001 en onderzocht er bijna zeshonderd nauwgezet op vorm, samenstelling en kristalstructuur. Tweederde van de magnetieten moest als `onregelmatig' worden afgeschreven en ongeveer zeven procent had een typische vezel-achtige structuur (`whiskers') die niet direct in verband is te brengen met levende organismen. Maar de rest bestond uit een soort `verlengde prisma's' dat vrijwel volmaakt lijkt op de kristallen die nog vandaagdedag in magnetotactische bacteriën is te vinden. Dat soort vrij levende bacteriën, te vinden in zoet en zout water, bezit een snoer van magnetiet-kristallen die door de bacteriën zelf één voor één binnen de cel worden aangelegd. Dankzij de aaneenrijging van de ultrakleine staafmagneetjes wordt het gezamenlijk magnetisch moment net groot genoeg om de bacterie van dienst te zijn bij zijn oriëntatie op het aardmagnetisch veld.

Thomas-Keptra c.s. vond zes eigenschappen die karakteristiek zijn voor de magnetieten uit bacteriën. Afgezien van een aantal kristallografische eigenschappen is het bijzondere dat ze chemisch zeer zuiver zijn en steeds maar één magnetisch domein omvatten. De magnetische oriëntatie is dus in het gehele kristal identiek. Ten slotte is natuurlijk de snoervorm karakteristiek, maar dat is net de enige van de zes eigenschappen die in de meteoriet ontbreekt. Maar voor de hand ligt dat die verloren gaat als de betreffende bacteriën sterven en uiteenvallen, noteren de auteurs.

De wetenschappelijke betekenis van het artikel schuilt vooral in het meer dan uitputtende onderzoek naar alle aardse verschijningsvormen van magnetiet. Nergens buiten de genoemde bacteriën worden op aarde vergelijkbare kristallen gevonden. Het artikel zwijgt over herkomst en onstaan van de vele magnetietkristallen in de ALH84001 die kennelijk niet-biogeen van oorsprong zijn.