Maan ulkopuolisen elämän mahdollisuuksia tutkitaan syvärei’istä

Maan ulkopuolisen elämän edellytyksiä voidaan tutkia myös Maassa, kallioperään kairatuista syvärei’stä. Tuore tutkimus paneutui Suomen syväbiosfääriin.

Geologian tutkimuskeskuksen erikoistutkija, MMT Lotta Purkamo on tutkinut yhdessä monialaisen tutkijaryhmän kanssa Espoon Otaniemeen kairattavasta ST 1:n syväreiästä Suomen syväbiosfäärin mikrobeja ja samalla Maan ulkopuolisen elämän mahdollisuuksia.
Maan ulkopuolisen elämän edellytyksiä tutkitaan Maan kaltaisilla kivisillä, kiinteiltä planeetoilla. Lähimpänä meitä on Mars, josta on löytynyt viitteitä vedestä. Mahdollisuus elämän löytymiselle on siis olemassa.
Marsin pinnalla säteily ja olosuhteet ovat kuitenkin niin äärimmäisen rajut, etteivät edes mikrobit nykyisen tietämyksen mukaan selviäisi siellä.
Syvällä Marsin pinnan alla tilanne on toinen. Siellä vallitsevat oletettavasti samankaltaiset olosuhteet kuin Maan kallioperässä. Syvällä kallioperässä elävät mikrobit voisivat siis selvitä.

Näytteet ilmalla ylös syvyyksistä

Tutkimusnäytteet otettiin 2-4 km syvyydeltä syväreiästä Otaniemessä sekä yli kahden kilometrin syvyydestä Pyhäsalmen kaivoksesta. Olot näin syvällä muistuttavat osittain Marsin pinnan alaista maailmaa.
Näytemateriaali tuotiin Otaniemen kairareiästä ilman avulla puhaltamalla maan pinnalle, ja Pyhäsalmen kaivoksessa näytteet otettiin vettä vuotavasta ruhjeesta.

”Käyttämämme menetelmä on erittäin tarkka. Pystymme määrittämään, että grammassa näytemateriaalia on n. 10 – 40 solua tiettyjä organismeja. Tämä tärkeää, sillä biomassaa on todella vähän näin syvällä kallioperässä”, erikoitutkija Lotta Purkamo kertoo.
Näytteistä uutettiin biomassa, eristettiin DNA ja selvitettiin mikrobien perimä, jolloin mikrobit voitiin tunnistaa geenialueen perusteella. Sama voidaan tehdä funktionaalisilla geeneillä, jotka kuvaavat sitä mitä mikrobit pystyvät tekemään.
Tutkimuksessa etsittiin metanogeenejä, jotka käyttävät ravinnokseen vetyä ja hiilidioksidia ja tuottavat aineenvaihdunnassaan metaania sekä sulfaatin- ja nitraatinpelkistäjiä. Viitteitä saatiin mm. nitraatin pelkistäjistä eli typen kiertoon liittyvästä geenistöstä.
Tämä vahvistaa sen, että elämälle on edellytykset. Se ei kuitenkaan vielä kerro, että elämä on ”elävää”.

”Kutsun näitä syvämikrobeja joskus zombeiksi. Koska emme tiedä niiden DNA:n perusteella ovatko ne aktiivisia vai pitävätkö vain yhtä soluaan ”hengissä” hyvin pienellä energialla. Ne voivat kuitenkin aktivoitua ja alkaa monistua, mikäli saavat jostain esimerkiksi veden mukana ravinteita tai jos vaikka syövät viereisen kuolleen mikrobin”, Purkamo kertoo.

Uusia eväitä elämän etsintään

Purkamo on tehnyt astrobiologian alaan kuuluvaa postdoc-tutkimusta yhdessä tutkijaryhmän kanssa, johon kuului tutkijoita GTK:sta, Helsingin yliopistosta, St Andrewsin yliopistosta ja VTT:sta. Tutkijajoukossa yhdistyi astrobiologian, geomikrobiologian, geologian, geokemian ja hydrologian osaaminen. Mukana tutkimusryhmässä olivat MMT Lotta Purkamo, erikoistutkija, FT Riikka Kietäväinen, tutkija Maija Nuppunen-Puputti, vanhempi tutkija, FT Malin Bomberg ja vanhempi lehtori, FT Claire Cousins.

Maan ulkopuolisen elämän etsintä perustuu tällä hetkellä lähinnä autotrofisten organismien etsintään eli sellaisten eliöiden, jotka syövät vain hiilidioksidia ja vetyä.

Tutkimuksessa löytyi autotrofisten organismien lisäksi ruokavalionsa kannalta myös paljon monipuolisempia, heterotrofisia eliöitä.

Heterotrofiset eliöt sopeutuvat myös erilaisiin ympäristöihin paremmin ja pystyvät hyödyntämään elinympäristöstään löytyviä yhdisteitä monipuolisemmin hyväkseen, siinä missä autotrofit kilpailevat niukoista resursseista keskenään.

Tuore tutkimus osoittaa, että voisimme tulevissa avaruustutkimuksissa laajentaa etsinnän kohteita.

”Tulevaisuudessa elämää etsittäessä kannattaisi etsiä autotrofisesta metaboliasta syntyneiden aineenvaihduntatuotteiden lisäksi myös laajemmin ja monipuolisemmin mikrobien tuottamia aineita. Jos lähdetään etsimään signaaleja soluista, tämän tutkimuksen menetelmiä voisi mahdollisesti soveltaa niissä projekteissa”, Purkamo sanoo.

Näytteenottoa Pyhäsalmen kaivoksesta. Kuva Arto Pullinen GTK.

Lisätietoja:
Erikoistutkija Lotta Purkamo, Geologian tutkimuskeskus, 050 348 9988, lotta.purkamo@gtk.fi
Liite: https://www.mdpi.com/2075-1729/10/1/2