211service.com
Mikrobiell bränslecell kunde upptäcka icke-kolbaserat liv, säger fysiker
Om det finns liv på andra planeter eller månar i solsystemet, vilken typ av experiment ska vi skicka för att upptäcka det?
Det visar sig vara ett knepigt problem. På 1970-talet bar NASA:s Viking-sonder tre experiment till Mars som var speciellt utformade för att leta efter liv. Till allas förvåning skickade dessa experiment tillbaka positiva resultat.
Men firandet blev snart surt när forskare bestämde sig för att diskontera resultaten med motiveringen att de inte orsakades av liv utan av den kraftigt oxiderande miljön på Mars. Resultatet blev ett falskt positivt (även om alla inte är överens om detta).
Sedan dess har ingen sond genomfört ett experiment för att upptäcka liv. Istället har tonvikten legat på att samla in bevis om de förhållanden under vilka mikrobiellt liv kan frodas.
Idag föreslår Ximena Abrevaya och kompisar vid universitetet i Buenos Aires i Argentina en lösning på detta problem. De säger att en mikrobiell bränslecell kan upptäcka liv på ett sätt som är helt oberoende av dess kemiska sammansättning. Det enda antagandet är att livsformen i fråga måste ta kemisk energi från miljön och använda den för att driva livets processer, med andra ord att den måste metaboliseras.
Abrevaya och co har testat just en sådan bränslecell som de säger kan göra jobbet. Deras enhet består av en anod och en katod separerade av ett membran genom vilket protoner kan passera. anoden är inbäddad i mediet som undersöks, såsom marsjord.
Tanken är att de metaboliska processerna, var de än har utvecklats, måste bero på redoxreaktioner som genererar elektroner och protoner. Anoden i bränslecellen fångar de elektroner som genereras i denna process medan protonerna passerar genom membranet och fullbordar kretsen. Så mängden ström som flyter är en direkt indikator på mängden liv som finns.
Det argentinska teamet testade enheten genom att jämföra resultaten den producerar från livsinnehållande jord med samma jord efter att den har steriliserats. Och de har gjort det med varelser som representerar archaea, bakterier och eukarya, livets tre domäner.
Av särskilt intresse är arkean de testade – Natrialba magadii, en mikroorganism isolerad från Magadii Lake i Kenya som överlever under förhållanden med extrem salthalt, som de som kan finnas på Mars och andra platser.
Teamet säger att resultaten var positiva. Effekten och strömtätheten var mycket högre när anoden var inbäddad i jordprover som innehöll liv jämfört med prover som hade steriliserats, säger de.
Det gör mikrobiella bränsleceller till en intressant kandidat för exolife-experiment. En Mars-landare som bär en mikrobiell bränslecell skulle helt enkelt ta två prover av jord, sterilisera en av dem genom att värma den och sedan testa båda.
Det som är coolt med detta tillvägagångssätt är att livet inte ens behöver vara kolbaserat. I motsats till vikingaexperimenten kräver vår metodik inte existensen av ett kolbaserat liv, säger argentinarna
Vad det argentinska laget inte diskuterar i detta dokument är de förhållanden som kan ge falska positiva resultat. Det är möjligt att uppvärmning av ett i övrigt sterilt jordprov kan förändra dess kemi på ett sätt som minskar kraften som strömmar genom bränslecellen. Bara hur man eliminerar denna typ av falska positiva kommer att behöva mer arbete.
Under tiden är kanske det bästa sättet att hitta bevis på mikrobiellt liv på andra planeter att studera atmosfärens sammansättning, som påpekades av James Lovelock på 1960-talet. Hans idé är att varje mikroorganism under hundratals miljoner år kommer att förändra atmosfären på sin planet.
Detta bör ge en atmosfär med en distinkt kemisk signatur som är långt utöver vanliga termodynamiska förväntningar. Detta är verkligen sant på jorden: syre och metan i vår atmosfär är ett säkert tecken på det liv som producerade det.
Lovelock har sagt att så fort han såg de första kemiska analyserna av Mars atmosfär, som visade att det är 95 % koldioxid, visste han att det inte kunde ha skapats av livet.
Vilket betyder att det bästa stället att testa ett exolife-experiment med mikrobiell bränslecell är någon helt annanstans. Titan, någon?
Ref: arxiv.org/abs/1006.1585 : Mikrobiella bränsleceller applicerade på metaboliskt baserad upptäckt av utomjordiskt liv