Salzhaltige Habitate auf dem Mars

• Antragsteller: Dr. Jacob Heinz
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 455070607

Fast 45 Jahre nach der ersten erfolgreichen Landung von Raumsonden (Viking 1 und 2) auf dem Mars ist immer noch nicht abschließend geklärt, ob mikrobiologisches Leben auf unserem Nachbarplaneten entstand oder sogar noch bis heute existiert. Um gezielter, das heißt mit den richtigen analytischen Methoden und an den richtigen Orten, nach einzelligen Lebensformen auf dem Mars suchen zu können, bedarf es eines besseren Verständnisses der mikrobiologischen Habitabilität des Planeten. Da sich der Himmelskörper im Laufe seiner Geschichte von einem Planeten mit mildem, feuchtem Klima hin zu einer kalten, trockenen Wüstenlandschaft entwickelt hat, gilt es, nach potentiellen Habitaten zu suchen, die auch unter den heutigen klimatischen Bedingungen flüssiges Wasser gewährleisten, das für Leben, wie wir es kennen, essentiell ist. Eine solche potentiell habitable Nische stellen kalte Salzlösungen („Brines“) dar, die entstehen können, wenn hygroskopische Salze, welche auf dem Mars nachgewiesen wurden, Wasser aus der Atmosphäre absorbieren und sich darin auflösen. Diese Brines haben einen deutlich niedrigeren Gefrierpunkt als reines Wasser und bleiben somit auch unter 0°C flüssig. Auch wenn es eine Vielzahl von Hinweisen auf die Existenz dieser Salzlösungen auf und unter der Marsoberfläche gibt, ist über deren Habitabilität kaum etwas bekannt. In dem hier beantragten Projekt soll daher ausführlich untersucht werden, wie eine Reihe von halophilen und halotoleranten Mikroorganismen auf die Stressbedingungen in diesen Brines reagiert. Es werden Organismen aus allen drei Domänen des Lebens (Bakterien, Archaeen, Eukaryoten) auf ihre Salztoleranzen gegenüber verschiedener Mars-relevanter Salze (Chloride, Chlorate, Perchlorate, Sulfate, Nitrate) in Abhängigkeit der Temperatur untersucht. Dabei werden auch ihre metabolischen und morphologischen Stressreaktionen bei Zellwachstum unter Salzstressbedingungen erforscht. Dazu werden Analysen im Bereich der Mikroskopie, Metabolomik und Proteomik zum Einsatz kommen. Zudem werden besonders halotolerante Spezies in einer Marssimulationskammer, die der Arbeitsgruppe Astrobiologie an der TU Berlin zur Verfügung steht, zusätzlichen Mars-typischen Stressfaktoren (intensive UV-Strahlung, niedriger Druck bei CO2-Atmosphäre, Temperaturschwankungen) ausgesetzt, um den Einfluss dieser Parameter auf das Überleben der Organismen in den Brines zu untersuchen. Die Ergebnisse werden in ca. vier Veröffentlichungen in internationalen Fachzeitschriften (Open Access) veröffentlicht. Diese Forschung wird nicht nur ein besseres Verständnis über die Habitabilität des Mars‘ entwickeln, sondern auch wichtige Beiträge zur Grundlagenforschung in den Bereichen der extremophilen Organismen, Umweltmikrobiologie, Zellproteomik und -metabolomik, sowie Biotechnologie liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen