Peneliti Princeton telah menemukan koloni bakteri yang hidup lebih dari 3 km (2 mil) di bawah tanah. Dengan menemukan kehidupan dalam kondisi ekstrem ini, para ilmuwan memperluas pemahaman mereka tentang kebiasaan apa yang dapat mendukung kehidupan.
Sebuah kelompok penelitian yang dipimpin Princeton telah menemukan komunitas bakteri yang terisolasi hampir dua mil di bawah tanah yang memperoleh semua energinya dari peluruhan batuan radioaktif daripada dari sinar matahari. Menurut anggota tim, temuan itu menunjukkan bahwa kehidupan mungkin ada dalam kondisi yang sama ekstrimnya bahkan di dunia lain.
Komunitas bakteri mandiri, yang tumbuh subur di air tanah kaya nutrisi yang ditemukan di dekat tambang emas Afrika Selatan, telah diisolasi dari permukaan bumi selama beberapa juta tahun. Ini mewakili kelompok mikroba pertama yang diketahui bergantung secara eksklusif pada senyawa hidrogen dan sulfur yang diproduksi secara geologis untuk makanan. Kondisi ekstrim di mana bakteri hidup memiliki kemiripan dengan orang-orang dari Bumi awal, berpotensi menawarkan wawasan tentang sifat organisme yang hidup jauh sebelum planet kita memiliki atmosfer oksigen.
Para ilmuwan, yang berasal dari sembilan lembaga yang berkolaborasi, harus menggali 2,8 kilometer di bawah permukaan dunia kita untuk menemukan mikroba yang tidak biasa ini, mengarahkan para ilmuwan ke spekulasi mereka bahwa kehidupan dapat ada dalam keadaan yang serupa di tempat lain di tata surya.
"Apa yang membuat jus saya mengalir adalah kemungkinan hidup di bawah permukaan Mars," kata Tullis Onstott, seorang profesor geosains Universitas Princeton dan pemimpin tim peneliti. “Bakteri ini telah terputus dari permukaan Bumi selama jutaan tahun, tetapi telah berkembang dalam kondisi yang sebagian besar organisme anggap tidak ramah terhadap kehidupan. Bisakah komunitas bakteri ini mempertahankan diri mereka sendiri tidak peduli apa yang terjadi di permukaan? Jika demikian, itu meningkatkan kemungkinan bahwa organisme dapat bertahan hidup bahkan di planet yang permukaannya telah lama menjadi tidak bernyawa. ”
Tim Onstott menerbitkan hasilnya dalam edisi 20 Oktober jurnal Science. Kelompok penelitian termasuk penulis pertama Li-Hung Lin, yang melakukan banyak analisis sebagai mahasiswa doktoral di Princeton dan kemudian sebagai peneliti postdoctoral di Carnegie Institution.
"Bakteri ini benar-benar unik, dalam arti kata yang paling murni," kata Lin, sekarang di Universitas Nasional Taiwan. “Kami tahu betapa terisolasinya bakteri karena analisis air yang mereka huni menunjukkan bahwa bakteri itu sangat tua dan belum diencerkan oleh air permukaan. Selain itu, kami menemukan bahwa hidrokarbon di lingkungan tidak berasal dari organisme hidup, seperti biasa, dan bahwa sumber hidrogen yang diperlukan untuk pernapasan mereka berasal dari penguraian air oleh peluruhan radioaktif uranium, thorium, dan kalium. "
Karena air tanah tim sampel untuk menemukan bakteri berasal dari beberapa sumber yang berbeda, masih sulit untuk menentukan secara spesifik berapa lama bakteri telah diisolasi. Tim memperkirakan kerangka waktu berada di suatu tempat antara tiga dan 25 juta tahun, menyiratkan bahwa makhluk hidup bahkan lebih mudah beradaptasi daripada yang dipikirkan sebelumnya.
"Secara mengejutkan kami hanya tahu sedikit tentang asal-usul, evolusi, dan batasan kehidupan di Bumi," kata ahli biogeokimia Lisa Pratt, yang memimpin kontribusi Indiana University Bloomington untuk proyek tersebut. “Para ilmuwan baru mulai mempelajari beragam organisme yang hidup di bagian terdalam samudera, dan kerak berbatu di Bumi sebenarnya belum dijelajahi di kedalaman lebih dari setengah kilometer di bawah permukaan. Organisme yang kami gambarkan dalam makalah ini hidup di dunia yang sama sekali berbeda dari yang kita kenal di permukaan. ”
Dunia bawah tanah itu, kata Onstott, adalah kumpulan air garam yang panas dan tanpa tekanan yang berbau belerang dan gas-gas berbahaya yang menurut manusia tidak dapat dicegah. Tetapi bakteri yang baru ditemukan, yang jauh terkait dengan pembelahan mikroba Firmicutes yang ada di dekat lubang hidrotermal bawah laut, tumbuh subur di sana.
"Radiasi memungkinkan untuk memproduksi banyak senyawa sulfur yang dapat digunakan bakteri ini sebagai sumber makanan berenergi tinggi," kata Onstott. "Bagi mereka, ini seperti makan keripik kentang."
Tetapi kedatangan tim peneliti membawa satu zat ke dunia bawah tanah yang, meskipun vital bagi kelangsungan hidup manusia, terbukti berakibat fatal bagi mikroba - udara dari permukaan.
"Makhluk ini tampaknya memiliki masalah nyata dengan terpapar oksigen," kata Onstott. “Kami sepertinya tidak bisa membiarkannya hidup setelah kami mencicipi mereka. Tetapi karena lingkungan ini sangat mirip dengan Bumi purba, ia memberi kita pegangan tentang makhluk macam apa yang mungkin ada sebelum kita memiliki atmosfer oksigen. "
Onstott mengatakan bahwa ratusan juta tahun yang lalu, beberapa bakteri pertama di planet ini mungkin berkembang dalam kondisi yang sama, dan bahwa mikroba yang baru ditemukan dapat menjelaskan penelitian tentang asal-usul kehidupan di Bumi.
"Bakteri ini mungkin dekat dengan pangkal pohon untuk domain bakteri kehidupan," katanya. “Mereka mungkin secara genealogis sangat kuno. Untuk mengetahuinya, kita perlu membandingkannya dengan organisme lain seperti Firmicutes dan makhluk pencinta panas lainnya dari ventilasi laut dalam atau mata air panas. ”
Tim peneliti sedang membangun sebuah laboratorium kecil 3,8 kilometer di bawah permukaan di wilayah Witwatersrand di Afrika Selatan untuk melakukan studi lebih lanjut tentang ekosistem yang baru ditemukan, kata Onstott, yang berharap temuan ini akan berguna ketika probe ruang di masa depan dikirim untuk mencari kehidupan. di planet lain.
"Pertanyaan besar bagiku adalah, bagaimana makhluk-makhluk ini menopang diri mereka sendiri?" Kata Onstott. “Apakah satu jenis bakteri ini berevolusi untuk memiliki semua karakteristik yang diperlukan untuk bertahan hidup sendiri, atau apakah mereka bekerja dengan spesies bakteri lain? Saya yakin mereka akan memiliki lebih banyak kejutan untuk kita, dan mereka mungkin akan menunjukkan kepada kita suatu hari bagaimana dan di mana mencari mikroba di tempat lain. "
Penulis lain dari karya ini termasuk Johanna Lipmann-Pipke dari GeoForschungsZentrum, Potsdam, Jerman; Erik Boice dari Universitas Indiana; Barbara Sherwood Lollar dari University of Toronto; Eoin L. Brodie, Terry C. Hazen, Gary L. Andersen dan Todd Z. DeSantis dari Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California; Duane P. Moser dari Desert Research Institute, Las Vegas; dan Dave Kershaw dari Tambang Mponeng, Anglo Gold, Johannesburg, Afrika Selatan.
Pratt dan Onstott telah berkolaborasi selama bertahun-tahun sebagai bagian dari Indiana-Princeton-Tennessee Astrobiology Institute (IPTAI), pusat penelitian yang didanai NASA yang berfokus pada perancangan instrumen dan penyelidikan untuk deteksi kehidupan di bebatuan dan air tanah dalam di Bumi selama perencanaan eksplorasi bawah permukaan dari Mars. Rekomendasi IPTAI untuk NASA akan mengacu pada temuan yang dibahas dalam laporan Science.
Pekerjaan ini juga didukung oleh hibah dari National Science Foundation, Departemen Energi AS, Dewan Sains Nasional Taiwan, Dewan Riset Ilmu Pengetahuan Alam dan Rekayasa Kanada, Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, Yayasan Riset Jerman) dan Program Beasiswa Killam Fellowships .
Sumber Asli: Siaran Pers Universitas Princeton
