Mikrobielle Brennstoffzelle könnte nicht auf Kohlenstoff basierendes Leben erkennen, sagen Physiker

Wenn Leben auf anderen Planeten oder Monden im Sonnensystem existiert, welche Art von Experiment sollten wir dann schicken, um es zu entdecken?



Das stellt sich als kniffliges Problem heraus. In den 1970er Jahren brachten die Viking-Sonden der NASA drei Experimente zum Mars, die speziell darauf ausgerichtet waren, nach Leben zu suchen. Zum Erstaunen aller lieferten diese Experimente positive Ergebnisse.

Aber die Feierlichkeiten wurden bald bitter, als Wissenschaftler beschlossen, die Ergebnisse mit der Begründung abzulehnen, dass sie nicht durch Leben, sondern durch die stark oxidierende Umgebung auf dem Mars verursacht wurden. Das Ergebnis war ein falsch positives Ergebnis (obwohl sich nicht alle darin einig sind).





Seitdem hat keine Sonde ein Experiment durchgeführt, um Leben zu entdecken. Stattdessen lag der Schwerpunkt auf der Sammlung von Beweisen über die Bedingungen, unter denen mikrobielles Leben gedeihen könnte.

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Heute schlagen Ximena Abrevaya und Freunde der Universität Buenos Aires in Argentinien eine Lösung für dieses Problem vor. Sie sagen, dass eine mikrobielle Brennstoffzelle Leben auf eine Weise erkennen kann, die völlig unabhängig von seiner chemischen Zusammensetzung ist. Die einzige Voraussetzung ist, dass die betreffende Lebensform der Umwelt chemische Energie entziehen und damit die Lebensprozesse antreiben, also metabolisieren muss.

Abrevaya und Co haben eine solche Brennstoffzelle getestet, von der sie sagen, dass sie den Job machen kann. Ihr Gerät besteht aus einer Anode und einer Kathode, die durch eine Membran getrennt sind, durch die Protonen hindurchtreten können. die Anode ist in das zu untersuchende Medium, beispielsweise Marsboden, eingebettet.



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Die Idee ist, dass die Stoffwechselprozesse, wo immer sie sich entwickelt haben, von Redoxreaktionen abhängen müssen, die Elektronen und Protonen erzeugen. Die Anode in der Brennstoffzelle fängt die dabei entstehenden Elektronen ein, während die Protonen die Membran passieren und den Kreislauf schließen. Die Menge des fließenden Stroms ist also ein direkter Indikator für die vorhandene Lebensdauer.

Das argentinische Team testete das Gerät, indem es die Ergebnisse, die es aus lebenshaltigem Boden liefert, mit dem gleichen Boden nach der Sterilisation verglich. Und sie haben es mit Kreaturen gemacht, die Archaeen, Bakterien und Eukarya, die drei Lebensbereiche, repräsentieren.

Von besonderem Interesse sind die von ihnen getesteten Archea-Natrialba magadii, ein Mikroorganismus, der aus dem Magadii-See in Kenia isoliert wurde und unter Bedingungen extremen Salzgehalts überlebt, wie sie auf dem Mars und anderen Orten vorkommen können.

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Das Team sagt, die Ergebnisse seien positiv gewesen. Die Leistungs- und Stromdichten waren viel höher, wenn die Anode in Bodenproben mit Leben eingebettet war, verglichen mit sterilisierten Proben, heißt es.



Das macht mikrobielle Brennstoffzellen zu einem interessanten Kandidaten für Exolife-Experimente. Ein Marslander mit einer mikrobiellen Brennstoffzelle würde einfach zwei Bodenproben nehmen, eine davon durch Erhitzen sterilisieren und dann beide testen.

Das Coole an diesem Ansatz ist, dass das Leben nicht einmal auf Kohlenstoff basieren muss. Im Gegensatz zu den Wikinger-Experimenten erfordert unsere Methodik kein kohlenstoffbasiertes Leben, sagen die Argentinier

Was das argentinische Team in diesem Papier jedoch nicht erörtert, sind die Bedingungen, die zu falsch positiven Ergebnissen führen könnten. Es ist möglich, dass das Erhitzen einer ansonsten sterilen Bodenprobe ihre Chemie so verändert, dass die Leistung, die durch die Brennstoffzelle fließt, reduziert wird. Wie man diese Art von Fehlalarmen beseitigen kann, erfordert mehr Arbeit.

In der Zwischenzeit ist der vielleicht beste Weg, Beweise für mikrobielles Leben auf anderen Planeten zu finden, das Studium der Zusammensetzung der Atmosphäre, wie James Lovelock in den 1960er Jahren betonte. Seine Idee ist, dass jeder Mikroorganismus über Hunderte von Millionen von Jahren die Atmosphäre seines Planeten verändern wird.

Dies sollte eine Atmosphäre mit einer unverwechselbaren chemischen Signatur erzeugen, die weit außerhalb der üblichen thermodynamischen Erwartungen liegt. Auf der Erde gilt dies sicherlich: Der Sauerstoff und das Methan in unserer Atmosphäre sind ein sicheres Zeichen für das Leben, das sie hervorgebracht hat.

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Lovelock ist aktenkundig, dass er, sobald er die ersten chemischen Analysen der Marsatmosphäre sah, die zeigten, dass sie zu 95 % aus Kohlendioxid besteht, wusste, dass sie nicht vom Leben geschaffen worden sein konnte.

Was bedeutet, dass der beste Ort, um ein Exolife-Experiment mit mikrobiellen Brennstoffzellen zu testen, ganz woanders ist. Titan, irgendjemand?

Ref: arxiv.org/abs/1006.1585 : Mikrobielle Brennstoffzellen für den metabolisch-basierten Nachweis von außerirdischem Leben

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