นักวิจัยของปรินซ์ตันได้ค้นพบกลุ่มแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ใต้ดินมากกว่า 3 กม. (2 ไมล์) ด้วยการค้นหาชีวิตในสภาวะสุดโต่งเหล่านี้นักวิทยาศาสตร์ได้เพิ่มพูนความเข้าใจในสิ่งที่นิสัยสามารถช่วยชีวิตได้
กลุ่มวิจัยที่นำโดยพรินซ์ตันได้ค้นพบชุมชนที่แยกตัวของแบคทีเรียเกือบสองไมล์ใต้ดินซึ่งได้รับพลังงานทั้งหมดจากการสลายตัวของหินกัมมันตภาพรังสีมากกว่าจากแสงแดด ตามที่สมาชิกของทีมการค้นพบชี้ให้เห็นว่าชีวิตอาจมีอยู่ในสภาพที่รุนแรงเช่นเดียวกันแม้ในโลกอื่น ๆ
ชุมชนแบคทีเรียที่ยั่งยืนในตัวเองซึ่งเจริญเติบโตในแหล่งน้ำใต้ดินที่อุดมด้วยสารอาหารซึ่งอยู่ใกล้กับเหมืองทองคำแอฟริกาใต้ถูกแยกออกจากพื้นผิวโลกมาหลายล้านปี มันเป็นตัวแทนของกลุ่มแรกของจุลินทรีย์ที่รู้จักกันว่าขึ้นอยู่กับไฮโดรเจนและสารประกอบกำมะถันที่ผลิตทางธรณีวิทยาเพื่อการบำรุงเท่านั้น สภาวะที่รุนแรงซึ่งแบคทีเรียอาศัยอยู่นั้นมีความคล้ายคลึงกับโลกยุคแรกซึ่งอาจนำเสนอข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับธรรมชาติของสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่มานานก่อนโลกของเราจะมีชั้นบรรยากาศของออกซิเจน
นักวิทยาศาสตร์ซึ่งได้รับการยกย่องจากสถาบันความร่วมมือทั้งเก้าแห่งต้องขุดโพรงลึก 2.8 กิโลเมตรใต้พื้นผิวโลกของเราเพื่อค้นหาจุลินทรีย์ที่ผิดปกติเหล่านี้นำนักวิทยาศาสตร์ไปสู่การคาดเดาของพวกเขาว่าชีวิตอาจมีอยู่ในสภาพแวดล้อมอื่น ๆ
Tullis Onstott ศาสตราจารย์ด้านธรณีวิทยามหาวิทยาลัยพรินซ์ตันและหัวหน้าทีมวิจัยกล่าวว่าสิ่งที่ทำให้น้ำไหลออกมาคือความเป็นไปได้ของชีวิตใต้พื้นผิวดาวอังคาร “ แบคทีเรียเหล่านี้ถูกตัดขาดจากพื้นผิวโลกเป็นเวลาหลายล้านปี แต่เจริญเติบโตได้ในสภาพที่สิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่คิดว่าไม่เอื้ออำนวยต่อการดำรงชีวิต ชุมชนแบคทีเรียเหล่านี้สามารถดำรงอยู่ได้ไม่ว่าจะเกิดอะไรขึ้นบนพื้นผิว? ถ้าเป็นเช่นนั้นมันจะเพิ่มความเป็นไปได้ที่สิ่งมีชีวิตจะสามารถอยู่รอดได้แม้บนดาวเคราะห์ที่พื้นผิวมีอายุยาวนานตั้งแต่ไร้ชีวิต”
ทีมของ Onstott เผยแพร่ผลลัพธ์ในวารสาร Science วันที่ 20 ตุลาคม กลุ่มวิจัยประกอบด้วยผู้เขียนคนแรกคือ Li-Hung Lin ผู้ทำการวิเคราะห์หลายครั้งในฐานะนักศึกษาปริญญาเอกที่ Princeton จากนั้นในฐานะนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่ Carnegie Institution
“ แบคทีเรียเหล่านี้มีความโดดเด่นอย่างแท้จริงในความหมายที่บริสุทธิ์” หลินกล่าวในขณะนี้ที่มหาวิทยาลัยแห่งชาติไต้หวัน “ เรารู้ว่าแบคทีเรียเหล่านี้แยกได้อย่างไรเพราะการวิเคราะห์น้ำที่พวกมันอาศัยอยู่แสดงให้เห็นว่ามันเก่ามากและไม่ได้ถูกเจือจางด้วยน้ำผิวดิน นอกจากนี้เราพบว่าไฮโดรคาร์บอนในสิ่งแวดล้อมไม่ได้มาจากสิ่งมีชีวิตตามปกติและแหล่งที่มาของไฮโดรเจนที่จำเป็นสำหรับการหายใจนั้นมาจากการสลายตัวของน้ำโดยการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีของยูเรเนียมทอเรียมและโพแทสเซียม”
เนื่องจากน้ำใต้ดินทีมสุ่มตัวอย่างเพื่อค้นหาแบคทีเรียมาจากแหล่งต่าง ๆ หลายแห่งมันยังคงยากที่จะระบุว่าระยะเวลาที่แยกแบคทีเรีย ทีมประเมินเวลาที่จะอยู่ที่ไหนสักแห่งระหว่างสามถึง 25 ล้านปีซึ่งหมายความว่าสิ่งมีชีวิตนั้นปรับตัวได้มากกว่าที่คิดไว้
“ เรารู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับต้นกำเนิดวิวัฒนาการและข้อ จำกัด สำหรับชีวิตบนโลก” ลิซ่าแพรตต์นักชีววิทยาผู้ซึ่งนำการมีส่วนร่วมของมหาวิทยาลัยอินดีแอนาในบลูมมิงตันกล่าว “ นักวิทยาศาสตร์เพิ่งเริ่มศึกษาสิ่งมีชีวิตที่หลากหลายที่อาศัยอยู่ในส่วนที่ลึกที่สุดของมหาสมุทรและเปลือกโลกบนหินนั้นยังไม่ได้สำรวจที่ระดับความลึกมากกว่าครึ่งกิโลเมตรใต้พื้นผิว สิ่งมีชีวิตที่เราอธิบายไว้ในบทความนี้อาศัยอยู่ในโลกที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากสิ่งที่เรารู้บนพื้นผิว”
Onstott กล่าวว่าโลกใต้พิภพนั้นเป็นสระน้ำร้อนที่ไม่มีแรงดันและมีความดันสูงซึ่งมีกลิ่นของก๊าซซัลเฟอร์และก๊าซที่เป็นพิษมนุษย์จะพบว่าไม่สามารถต้านทานได้ แต่แบคทีเรียที่เพิ่งค้นพบใหม่ซึ่งมีความสัมพันธ์กันอย่างห่างไกลกับการแบ่ง Firmicutes ของจุลินทรีย์ที่อยู่ใกล้กับปล่องไฮโดรเทอร์มอลใต้ทะเล
“ การแผ่รังสีช่วยให้สามารถผลิตสารประกอบกำมะถันจำนวนมากที่แบคทีเรียเหล่านี้สามารถใช้เป็นแหล่งอาหารที่ให้พลังงานสูง” ออนสก็อตต์กล่าว “ สำหรับพวกเขามันเหมือนกับการกินมันฝรั่งทอด”
แต่การมาถึงของทีมวิจัยได้นำสารหนึ่ง ๆ เข้าสู่โลกใต้ดินซึ่งแม้ว่าจะมีความสำคัญต่อการอยู่รอดของมนุษย์พิสูจน์แล้วว่าเป็นอันตรายถึงชีวิตต่อจุลินทรีย์ - อากาศจากพื้นผิว
“ สัตว์เลื้อยคลานเหล่านี้ดูเหมือนจะมีปัญหาจริงกับการสัมผัสกับออกซิเจน” ออนสต๊อตกล่าว “ เราไม่สามารถทำให้พวกมันมีชีวิตได้หลังจากที่เราลองพวกมัน แต่เนื่องจากสภาพแวดล้อมนี้เป็นเหมือนโลกยุคแรกมันจึงให้เราจัดการกับสิ่งมีชีวิตชนิดใดที่อาจมีอยู่ก่อนที่เราจะมีบรรยากาศของออกซิเจน”
ออนสต๊อตกล่าวว่าหลายร้อยล้านล้านปีก่อนแบคทีเรียตัวแรกของโลกบางตัวอาจเจริญเติบโตได้ในสภาพที่คล้ายคลึงกันและจุลินทรีย์ที่เพิ่งค้นพบใหม่สามารถทำให้เกิดแสงจากการวิจัยเกี่ยวกับต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลก
“ แบคทีเรียเหล่านี้อาจอยู่ใกล้กับฐานของต้นไม้เพื่อเป็นโดเมนของชีวิตแบคทีเรีย” เขากล่าว “ พวกเขาอาจมีลำดับวงศ์ตระกูลค่อนข้างโบราณ ในการหาคำตอบเราจะต้องเปรียบเทียบพวกมันกับสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ เช่น Firmicutes และสิ่งมีชีวิตที่รักความร้อนอื่น ๆ จากช่องระบายอากาศใต้ทะเลลึกหรือน้ำพุร้อน”
ทีมวิจัยกำลังสร้างห้องปฏิบัติการขนาดเล็ก 3.8 กิโลเมตรใต้พื้นผิวในภูมิภาค Witwatersrand ของแอฟริกาใต้เพื่อทำการศึกษาระบบนิเวศที่ค้นพบใหม่เพิ่มเติม Onstott ผู้คาดหวังว่าการค้นพบนี้จะถูกใช้เมื่อยานอวกาศโพรบในอนาคตถูกส่งไปหาชีวิต บนดาวเคราะห์ดวงอื่น
“ คำถามสำคัญสำหรับฉันคือสิ่งมีชีวิตเหล่านี้จะรักษาตัวเองได้อย่างไร” ออนสต๊อตกล่าว “ แบคทีเรียสายพันธุ์นี้มีวิวัฒนาการที่จะมีคุณสมบัติทั้งหมดที่จำเป็นต่อการอยู่รอดด้วยตัวมันเองหรือพวกมันทำงานกับแบคทีเรียชนิดอื่นหรือไม่? ฉันแน่ใจว่าพวกเขาจะมีความประหลาดใจมากขึ้นสำหรับเราและพวกเขาอาจแสดงให้เราเห็นว่าวันหนึ่งจะทำอย่างไรและจะหาจุลินทรีย์ได้จากที่ใด”
ผู้เขียนคนอื่นของงานนี้รวมถึง Johanna Lipmann-Pipke จาก GeoForschungsZentrum, Potsdam, Germany; Erik Boice มหาวิทยาลัยอินดีแอนา; บาร์บาร่าเชอร์วูดลอลาร์แห่งมหาวิทยาลัยโตรอนโต; Eoin L. Brodie, Terry C. Hazen, Gary L. Andersen และ Todd Z. DeSantis จากห้องปฏิบัติการแห่งชาติลอเรนซ์บาร์กลีย์, เบิร์กลีย์, แคลิฟอร์เนีย; Duane P. Moser จากสถาบันวิจัยทะเลทรายลาสเวกัส; และ Dave Kershaw ของเหมือง Mponeng, Anglo Gold, Johannesburg, แอฟริกาใต้
Pratt และ Onstott ร่วมมือกันมาหลายปีในฐานะเป็นส่วนหนึ่งของสถาบันดาราศาสตร์อินเดียนา - พรินซ์ตัน - เทนเนสซี (IPTAI) ศูนย์วิจัยที่ได้รับทุนจากองค์การนาซ่ามุ่งเน้นไปที่การออกแบบเครื่องมือและโพรบสำหรับการตรวจจับชีวิตในหินและน้ำใต้ดินลึกบนโลก ดาวอังคาร คำแนะนำของ IPTAI ต่อองค์การนาซ่าจะใช้การค้นพบที่กล่าวถึงในรายงานวิทยาศาสตร์
งานนี้ได้รับการสนับสนุนโดยทุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติกระทรวงพลังงานสหรัฐสภาวิทยาศาสตร์แห่งชาติไต้หวันสภาวิทยาศาสตร์ธรรมชาติและวิศวกรรมการวิจัยของแคนาดา Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG มูลนิธิวิจัยเยอรมัน) และโครงการ Killam Fellowships .
แหล่งที่มาดั้งเดิม: ข่าวมหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน
