Viten

Kan verdens tøffeste bakterie overleve på Mars?

Bakterien Deinococcus radiodurans er den mest hardføre av alle kjente organismer. Kan den ta turen til Mars?

NASA / X00653

  • Reidun Sirevåg
    Professor emerita, Institutt for biovitenskap, Universitetet i Oslo
Viten er Aftenpostens satsing på forskning og vitenskap, der forskere og fagfolk fra hele landet bidrar med artikler.

Viten er Aftenpostens satsing på forskning og vitenskap, der forskere og fagfolk fra hele landet bidrar med artikler.


For kort tid siden landet et ubemannet romfartøy på Mars. Hensikten med ekspedisjonen er å få mer kunnskap om forholdene på vår nære naboplanet, og spørsmålet som alltid dukker opp i den sammenhengen, er om det finnes liv på Mars. Og hvis det er liv på Mars, hvilken form for liv kan det eventuelt være?

Planeten Mars er ikke akkurat gjestfri. Avstanden fra solen gjør at den er kald og gold. I tillegg er Mars utsatt for meget sterk stråling blant annet fordi den ikke har et beskyttende ozonlag slik som jorden har.

Reidun Sirevåg, professor em., Institutt for biovitenskap, Universitet i Oslo. UIO


Sjø med flytende vann

En av de viktigste betingelsene for liv slik vi kjenner det, er at vann finnes i flytende form. Det holder ikke med bare is. Et viktig spørsmål blir derfor om flytende vann finnes på Mars. Dette har vært usikkert inntil i juli 2018 da det ble rapportert om en stor sjø med flytende vann under en av isbreene.

Sjøen ble oppdaget ved hjelp av ekkosignaler fra radaren på en romsonde. At vannet i sjøen er flytende til tross for den lave temperaturen på – 68 C, skyldes at vannet har meget høye konsentrasjoner av magnesium- og kalsiumsalter. Dette forårsaker at frysepunktet for vann blir sterkt nedsatt og derfor gjør at vannet ikke fryser.

Lever under ekstreme forhold

I diskusjoner om liv kan eksistere under slike forhold er det nærliggende å trekke frem organismer vi kjenner her på jorden og som allerede lever under ekstreme forhold. I forbindelse med den nylig oppdagede saltsjøen på Mars, er det naturlig å trekke frem de halofile (saltelskende) arkebakteriene som lever i saltsjøer som Dødehavet og Salt Lake som mulige kandidater.

I forsøk med den ekstremt halofile Halobacterium har man simulert forholdene på Mars. Det viste seg at den ikke bare tåler høye konsentrasjoner av salt, men også tåler meget sterk stråling.

Den mest ekstreme kandidaten er likevel bakterien Deinococcus radiodurans, som Guinness Book of World Records omtaler som «The World´s Toughest Bacterium», fordi den er den mest hardføre av alle kjente organismer. Ikke bare tåler den tørke, kulde og mangel på næring, men også ekstremt høye dose av stråling, faktisk flere tusen ganger mer enn det et menneske tåler.

Overlevde sterk stråling

D.radiodurans ble oppdaget i 1956 i forbindelse med et forsøk på å bruke sterk stråling for å sterilisere mat på boks. Å sterilisere betyr å drepe alt levende, men i dette tilfellet viste seg helt uventet at en art av bakterier likevel overlevde i beste velgående. Etter at den ble beskrevet og undersøkt, viste det seg at bakterien var ganske vanlig og fantes utbredt overalt hvor det finnes organisk materiale.

Den er påvist både i ekskrementer fra elefanter og på tørre steder i Antarktis. Bakteriene er kuleformede (kokker) og finnes parvis eller fire sammen og inneholder karotenoider som gir dem rød farge. Bakterien må ha oksygen og lever på samme måte som mange andre bakterier ved å bryte ned sukkerarter, ulike syrer samt mer komplekse forbindelser.

Les også

Bilder fra Mars viser enormt krater fylt med is

Det helt spesielle ved D. radiodurans er imidlertid evnen til å motstå stråling. Det finnes ingen steder på jorden hvor det normalt er så høye doser av stråling som det D.radiodurans tåler, så det er et problem å forklare hvorfor den i det hele tatt har utviklet denne egenskapen. Det har vært foreslått at evnen til å tåle høy stråling har sammenheng med å tåle stor grad av tørke, fordi stråling og tørke skader DNA-molekylene på samme måte.

Bakterien Deinococcus radiodurans kan leve under ekstreme forhold, og kan tåle flere tusen ganger mer stråling enn mennesker. Wikimedia Commons


Reparerer skader på DNA

Et viktig og interessant spørsmål er hvilke mekanismer organismen har for å beskytte seg mot den sterke strålingen. Dette har vært grundig undersøkt. Når D.radiodurans eller andre levende organismer utsettes for høy stråling eller sterk tørke, brytes arvestoffet, DNA-molekylene, opp i biter.

De fleste bakterier har arvestoffet samlet på ett ringformet kromosom mens D.radiodurans har arvestoffet fordelt på to sirkulære kromosomer. Dessuten har den mellom 4 og 10 kopier av disse kromosomene. Fordi den har så mange kopier av arvestoffet, kan den klare seg godt selv om flere av kopiene blir sterkt skadet.

I tillegg har bakterien et protein, Rec A som uhyre effektivt reparerer skader på DNA. Det Rec A-proteinet gjør, er å finne frem til hvilke biter av det ødelagte DNA-molekylet som hører sammen og deretter å sette dem sammen igjen.

Les også

Diktatur kan være nyttig. Slik ble kopper utryddet i 1980.


Har laget superbakterie

Deinococcus radiodurans har også vist seg å være nyttig for samfunnet. Mange steder er det et problem å bli kvitt farlig avfall, som for eksempel inneholder metaller og giftige forbindelser. En måte å fjerne slikt avfall på, er å bruke mikroorganismer som bryter ned det farlige avfallet til ufarlige forbindelser. Dette kalles bioremediering.

Slikt avfall finnes ofte på steder med sterk stråling, som dreper de bakteriene som vanligvis brukes til å fjerne avfall. D. radiodurans tåler den sterke strålingen og har vært brukt praktisk til dette formålet. Med utgangspunkt i D. radiodurans er det dessuten konstruert en superbakterie som ikke bare tåler sterk stråling, men i tillegg kan bryte ned mange giftige forbindelser. Denne superbakterien fjerner ikke strålingen, men sørger for at man blir kvitt uønskede forbindelser.


Har den kommet fra Mars?

Hvordan en bakterie med så ekstremt høy toleranse for stråling kan ha oppstått, har vært gjenstand for mye diskusjon. Det har blant annet vært foreslått av russiske forskere at D. radiodurans er kommet til jorden fra Mars i en meteoritt, fordi det ikke vært tid nok i løpet av jordens historie til å utvikle så høy grad av toleranse for stråling. Dette har vært avvist av andre forskere som usannsynlig, blant annet fordi arvestoffet til D. radiodurans er likt det som organismer på jorden har.


D.radiodurans er interessant også fordi den er resistent til så mange ulike faktorer. Det finnes mange bakterier som lever under ekstreme forhold. Det kan være høye temperaturer, høyt trykk, høyt saltinnhold eller mangel på oksygen. Men disse bakteriene er ikke så mangfoldige som Deinococcus.

Tilnavnet «verdens tøffeste bakterie» er derfor vel fortjent, og den burde så absolutt få være med på en tur til Mars.

Kilder:

DeWeerdt,S. E. (2002) :“The World´s Toughest Bacterium”, fra Genome News Network

Krisko, A and Rodman, M.(2013): “Biology of extreme radiation resistance: The way of Deinococcus radiodurans”. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology 2013 Jul; 5(7): a012765

Fox-Skellly, J.(2015) “The microbes so extreme they might survive on Mars”:. BBC-Earth

  • Følg Aftenposten Viten på Facebook og Twitter!

Les mer om

  1. Viten
  2. Viten
  3. Biologi
  4. Stråling
  5. Forskning og vitenskap

Viten

  1. A-MAGASINET

    Høvding, jarl eller guvernør - hva skal fylkesmannen hete?

  2. A-MAGASINET

    Ved hjelp av blant annet denne pusteloggen, har Elin Arnesen (50) fått tilbake livet

  3. A-MAGASINET

    400.000 nordmenn får sovepiller hvert år. Søvnløse Anders Bortne (46) mener å ha funnet en bedre løsning.

  4. A-MAGASINET

    Mange norske tunneler er potensielle brannfeller. Slik kan virtual reality gjøre dem tryggere.

  5. A-MAGASINET

    Visste du at dette kan «hypnotisere» deg?

  6. A-MAGASINET

    Hva f*** skal vi med banneord?