Půda skalnatého hřebene v centrální Antarktidě nikdy neobsahovala mikroorganismy.
Vědci poprvé zjistili, že v půdě na zemském povrchu se zřejmě nevyskytuje žádný život. Půda pochází ze dvou větrem ošlehaných skalnatých hřebenů ve vnitrozemí Antarktidy, 480 kilometrů od jižního pólu, kde horami pronikají tisíce stop silné ledové kry.
„Lidé si vždycky mysleli, že mikroby jsou odolné a mohou žít kdekoli,“ říká Noah Firer, mikrobiální ekolog z University of Colorado Boulder, jehož tým studuje půdu. Koneckonců, jednobuněčné organismy byly nalezeny v hydrotermálních průduších s teplotami přesahujícími 200 stupňů Fahrenheita, v jezerech pod půl mílí ledu v Antarktidě a dokonce i 120 000 stop nad stratosférou Země. Ale ani po roce práce Ferrer a jeho doktorand Nicholas Dragon stále nenašli žádné známky života v antarktické půdě, kterou shromáždili.
Firer a Dragone studovali půdy z 11 různých pohoří, které reprezentovaly širokou škálu podmínek. Půdy z nižších a méně chladných horských oblastí obsahují bakterie a houby. V některých horách dvou nejvyšších, nejsušších a nejchladnějších pohoří však nejsou žádné známky života.
„Nemůžeme říct, že jsou sterilní,“ řekl Ferrer. Mikrobiologové jsou zvyklí nacházet miliony buněk v čajové lžičce půdy. Proto může detekci uniknout jen velmi malý počet (např. 100 životaschopných buněk). „Ale pokud víme, neobsahují žádné mikroorganismy.“
Ať už je některá půda skutečně bez života, nebo se později zjistí, že obsahuje nějaké přeživší buňky, nové poznatky nedávno publikované v časopise JGR Biogeosciences by mohly pomoci při hledání života na Marsu. Antarktická půda je trvale zmrzlá, plná toxických solí a po dva miliony let neobsahuje mnoho tekuté vody – podobně jako marťanská půda.
Byly shromážděny během expedice financované Národní vědeckou nadací v lednu 2018 do odlehlých oblastí Transantarktických hor. Procházejí vnitrozemím kontinentu a oddělují vysokou polární plošinu na východě od nízko položeného ledu na západě. Vědci se utábořili na ledovci Shackleton, což je 60 mil dlouhý dopravníkový pás ledu, který teče dolů propastí v horách. K letu do vysokých nadmořských výšek používali vrtulníky a sbírali vzorky podél ledovce.
V teplých, vlhkých horách na úpatí ledovce, jen několik set stop nad mořem, zjistili, že půdu obývají živočichové menší než sezamové semínko: mikroskopičtí červi, osminozí tardigradi, vířníci a drobní červi zvaní chvostoskoci. Okřídlený hmyz. Tyto holé, písčité půdy obsahují méně než tisícinu množství bakterií, které se nacházejí v dobře udržovaném trávníku, což je dostatečné množství k zajištění potravy pro malé býložravce číhající pod povrchem.
Ale tyto známky života postupně mizely, jak tým navštěvoval vyšší hory hlouběji v ledovci. Na vrcholu ledovce navštívili dvě hory – Mount Schroeder a Mount Roberts – které jsou vysoké přes 2 100 metrů.
Návštěvy hory Schroeder byly brutální, vzpomíná Byron Adams, biolog z Univerzity Brighama Younga v Provu v Utahu, který projekt vedl. Teplota se v tento letní den blíží 0 °F. Vytí větru pomalu odpařovalo led a sníh a zanechávalo hory holé, což představovalo neustálou hrozbu pro zvedání a házení zahradních lopat, které si přinesli, aby vyhrabali písek. Země je pokryta načervenalými sopečnými horninami, které byly po stovky milionů let erodovány větrem a deštěm, takže jsou zpochybněné a vyleštěné.
Když vědci skálu zvedli, zjistili, že její základna je pokryta vrstvou bílých solí – toxických krystalů chloristanu, chlorečnanu a dusičnanu. Chloristany a chlorečnany, korozivní a reagující soli používané v raketovém palivu a průmyslovém bělidle, se hojně nacházejí i na povrchu Marsu. Vzhledem k tomu, že na těchto suchých antarktických horách není voda, která by je mohla smýt, hromadí se sůl.
„Je to jako odběr vzorků na Marsu,“ řekl Adams. Když do půdy zaboříte lopatu, „víte, že jste první věc, která naruší půdu po celé věčnosti – možná i po milionech let.“
Vědci naznačili, že i v tak vysokých nadmořských výškách a v nejdrsnějších podmínkách by v půdě stále našli živé mikroorganismy. Tato očekávání se však začala rozplývat koncem roku 2018, kdy společnost Dragon použila techniku ​​zvanou polymerázová řetězová reakce (PCR) k detekci mikrobiální DNA v půdě. Dragon testoval 204 vzorků z hor nad a pod ledovcem. Vzorky z nižších, chladnějších hor přinesly velké množství DNA; většina vzorků (20 %) z vysokých nadmořských výšin, včetně většiny z hory Mount Schroeder a masivu Roberts, však nebyla testována na žádné výsledky, což naznačuje, že obsahovaly jen velmi málo mikroorganismů nebo možná vůbec žádné.
„Když mi poprvé začal ukazovat nějaké výsledky, pomyslel jsem si: ‚Něco je špatně,‘“ řekl Ferrell. Myslel si, že musí být něco v nepořádku se vzorkem nebo s laboratorním vybavením.
Dragon poté provedl řadu dalších experimentů, aby hledal známky života. Ošetřil půdu glukózou, aby zjistil, zda určité organismy v půdě ji přeměňují na oxid uhličitý. Snažil se objevit chemickou látku zvanou ATP, kterou veškerý život na Zemi používá k ukládání energie. Několik měsíců kultivoval kousky půdy v různých směsích živin a snažil se přesvědčit existující mikroorganismy, aby se rozrostly do kolonií.
„Nick hodil na tyto vzorky kuchyňský dřez,“ řekl Ferrell. Navzdory všem těmto testům v některých půdách stále nic nenašel. „Je to opravdu úžasné.“
Jacqueline Gurdial, environmentální mikrobioložka z University of Guelph v Kanadě, označuje výsledky za „lákavé“, zejména Dragonovo úsilí o určení faktorů ovlivňujících pravděpodobnost nalezení mikroorganismů na daném místě. Zjistila, že vysoká nadmořská výška a vysoké koncentrace chlorečnanů byly nejsilnějšími prediktory neschopnosti detekovat život. „Toto je velmi zajímavý objev,“ řekl Goodyear. „To nám hodně říká o limitech života na Zemi.“
Není si zcela jistá, že jejich půda je skutečně bez života, částečně kvůli vlastním zkušenostem z jiné části Antarktidy.
Před několika lety studovala půdy z podobného prostředí v Transantarktických horách, místě 800 km severozápadně od ledovce Shackleton zvaném University Valley, které pravděpodobně nemělo po dobu 120 000 let významnou vlhkost ani teploty tání. Když půdu inkubovala 20 měsíců při teplotě -1 °C, což je typická letní teplota v údolí, nevykazovala půda žádné známky života. Když však vzorky půdy zahřála o několik stupňů nad bod mrazu, některé vykazovaly růst bakterií.
Vědci například zjistili, že bakteriální buňky zůstávají v ledovcích naživu i po tisících let. Když se v nich uvězní, metabolismus buněk se může milionkrát zpomalit. Dostanou se do stavu, kdy již nerostou, ale pouze opravují poškození DNA způsobené kosmickým zářením pronikajícím ledem. Goodyear spekuluje, že tito „pomalu přežívající“ by mohli být ti, které našla v College Valley – má podezření, že kdyby Dragone a Firer analyzovali desetkrát více půdy, mohli by je najít v Robertsově masivu nebo na Schroederově hoře.
Brent Christner, který studuje antarktické mikroby na Floridské univerzitě v Gainesville, se domnívá, že tyto suché půdy ve vysokých nadmořských výškách by mohly pomoci zlepšit hledání života na Marsu.
Poznamenal, že sondy Viking 1 a Viking 2, které přistály na Marsu v roce 1976, provedly experimenty za účelem detekce života, které byly částečně založeny na studiích nízko položené půdy poblíž pobřeží Antarktidy, oblasti zvané Suchá údolí. Některé z těchto půd se v létě zvlhčují tající vodou. Obsahují nejen mikroorganismy, ale na některých místech i drobné červy a další živočichy.
Naproti tomu vyšší, suché půdy hor Mount Roberts a Mount Schroeder mohou poskytnout lepší testovací pole pro marťanské přístroje.
„Povrch Marsu je ve velmi špatném stavu,“ řekl Christner. „Žádný organismus na Zemi nemůže na povrchu přežít“ – alespoň na horních centimetrech nebo dvou. Každá kosmická loď, která se tam vydá hledat život, musí být připravena na operace v některých z nejdrsnějších míst na Zemi.
Autorská práva © 1996–2015 National Geographic Society. Autorská práva © National Geographic Partners, LLC, 2015–2023. Všechna práva vyhrazena.