Geen marsmannetje, wél een speciale bacterie

Speculaties over buitenaards leven gonsden de laatste dagen over de wereld.

Maar astrobiologen van de NASA ontdekten slechts een bijzondere aardse bacterie.

Het zoute Monomeer in het oosten van Californië. Foto AFP The Mono Lake is pictured 12 September 2007 in Lee Vining, California. In order to provide water for growing Los Angeles, water was diverted from the Owens River and then from the tributaries that fed Mono Lake. In 1941 the city of Los Angeles extended an aqueduct system into the Mono Basin, diverting water that would otherwise have entered Mono Lake. The water surface area was 54,924 acres (222 km²) in 1941. Water diversion soon rapidly reduced the surface area to 37,688 acres (153 km²) by 1982, resulting in a loss of nearly 27 square miles (70 km²) of lake area. Mono Lake was spared the same fate 28 September 1994, when the California State Water Resources Control Board issued an order to protect Mono Lake and its tributary streams. Since that time the lake level has steadily risen. AFP PHOTO/GABRIEL BOUYS
Het zoute Monomeer in het oosten van Californië. Foto AFP The Mono Lake is pictured 12 September 2007 in Lee Vining, California. In order to provide water for growing Los Angeles, water was diverted from the Owens River and then from the tributaries that fed Mono Lake. In 1941 the city of Los Angeles extended an aqueduct system into the Mono Basin, diverting water that would otherwise have entered Mono Lake. The water surface area was 54,924 acres (222 km²) in 1941. Water diversion soon rapidly reduced the surface area to 37,688 acres (153 km²) by 1982, resulting in a loss of nearly 27 square miles (70 km²) of lake area. Mono Lake was spared the same fate 28 September 1994, when the California State Water Resources Control Board issued an order to protect Mono Lake and its tributary streams. Since that time the lake level has steadily risen. AFP PHOTO/GABRIEL BOUYS AFP

Nadat de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA aan het begin van de week een persconferentie aankondigde over ‘een astrobiologische vondst die de zoektocht naar bewijs voor buitenaards leven zal beïnvloeden’ ontstond er grote opwinding in de internationale media. Half-serieus werd er al gespeculeerd over marsmannetjes, maar het betreft slechts aardse bacteriën. Heel bijzondere bacteriën, dat wel.

Amerikaanse wetenschappers hebben uit de modder van het zoutwatermeer Mono in de Amerikaanse staat Californië een bacterie gevonden die het element arseen in plaats van fosfor gebruikt in zijn eiwitten en DNA. Dat is belangwekkend nieuws, want biologiestudenten krijgen in hun eerste jaar al geleerd dat al het leven op aarde van slechts zes essentiële chemische elementen. Alle biologische moleculen, zoals eiwitten, vetzuren en DNA, zijn opgebouwd uit koolstof, waterstof, stikstof, zuurstof, zwavel en fosfor. Maar nu zou dat laatste element te vervangen zijn door arseen, dat chemisch gezien nauw verwant is aan fosfor.

Voor veel levende organismen is arseen heel giftig, juist omdat het makkelijk per abuis in biologische moleculen wordt ingebouwd, die dan instabiel worden. Maar de gevonden bacterie, die behoort tot de zoutminnende Halomonadaceae lijkt daar geen last van te hebben. Het organisme lijkt zich evolutionair aangepast te hebben aan de van nature heel hoge concentraties opgelost arseen in het Monomeer.

De astrobiologen van de NASA, die zoeken naar buitenaards leven, raakten heel opgewonden van deze vondst. Want als deze bacterie op aarde kan leven zonder fosfor, dan kan het ook betekenen dat buitenaards leven er chemisch gezien heel anders uitziet dan het leven op aarde. Eerder opperden onderzoekers dat er in theorie ook levensvormen denkbaar zijn die gebaseerd zijn op het element silicium in plaats van koolstof, of chloor in de plaats van zuurstof.

De bacterie uit het Monomeer is nu het eerste organisme waarbij zo’n alternatieve chemische opbouw daadwerkelijk is vastgesteld. Enkele conclusies van het onderzoek lekten al uit, maar het wetenschappelijke tijdschrift Science waarin het onderzoek gepubliceerd zal worden hield vast aan een embargo. Pas gisteravond mochten ook de details van het onderzoek naar buiten komen.

Wetenschappers onder leiding van de Amerikaanse geobiologe Felisa Wolfe-Simon kweekten de bacterie in het laboratorium. Telkens verhoogden zij de concentratie arseen in de kweekbakjes. De bacteriestam, die voorlopig maar even GFAJ-1 is genoemd, bleef gewoon doorgroeien. Nader onderzoek liet zien dat arseen zich in de cellen ophoopte, en ook in de eiwitten en het DNA van het organisme terechtkwam.

Collega-wetenschappers die het artikel onder ogen kregen zijn echter nog niet zo overtuigd. In een nieuwsartikel in hetzelfde Science zegt Barry Rosen, biochemicus aan de Florida International University in Miami dat het onderzoek „geloofwaardig” is, maar dat niet uitgemaakt is dat arseen daadwerkelijk in de moleculen van de cel is opgenomen. Daarvoor zou het team van Wolfe-Simon eigenlijk moeten aantonen dat de bacterie werkende enzymen heeft die arseen bevatten. Ook astrobioloog Steven Brenner, die eerder samenwerkte met Wolfe-Simon, zegt dat het definitieve bewijs dat levensvormen arseen in plaats van fosfor kunnen gebruiken nog niet geleverd is.

De vraag is ook of het waarschijnlijk is dat buitenaards leven zich verlaat op arseen in plaats van fosfor. In het universum is arseen duizend keer zeldzamer dan fosfor. Maar beide komen voor in de ruimte. Fosfor is gevonden in meteorieten, in de gasreus Jupiter en in de Jupitermaan Europa. Arseen is eveneens aangetroffen in meteorieten en in Jupiter.

Uit de manier waarop de atmosfeer van een exoplaneet het passerende licht van zijn ster ‘kleurt’, (absorbeert of juist niet) kunnen onderzoekers op afstand bepalen welke chemische elementen in de atmosfeer voorkomen. Zo zijn al natrium, kalium, waterdamp en methaan gedetecteerd.

Intussen hebben astronomen ongeveer 500 exoplaneten geïdentificeerd. Het zijn grotendeels reuzenplaneten (‘hete jupiters’ genoemd), maar ook steeds vaker ‘superaardes’, die twee tot tien keer zo zwaar zijn als onze eigen planeet. Een echte tweeling aarde is nog niet gevonden.

Discussieer mee over de vondst van de NASA op nrcnext.nl