De overlevingskracht van microben blijft verbazen. In een nieuw onderzoek imponeren gistschimmels en Escherichia coli-bacteriën door te overleven en zelfs te groeien in een kunstmatige atmosfeer van waterstof. Dit onderzoeksresultaat, gepubliceerd in Nature Astronomy, geeft aan dat een grote verscheidenheid aan exoplaneten leven kan herbergen.

De meest voor de hand liggende manier om te zoeken naar buitenaards leven is door te kijken naar exoplaneten waar de omstandigheden lijken op die van de aarde. Daarvan weten we immers dat ze leven mogelijk kunnen maken. Maar het is goed mogelijk dat leven ook gedijt bij compleet andere omstandigheden.

Dossier: het raadsel mens
LEES OOK

Dossier: het raadsel mens

Ons lichaam bevat flink wat raadsels. We onderzoeken daar de verbazingwekkendste van en bespreken de bijzondere inzichten waar ze toe leiden.

Om die mogelijkheid te verkennen, onderzochten Amerikaanse onderzoekers of microben kunnen overleven in een atmosfeer die volledig bestaat uit waterstof. Dat is een groot verschil met de aardse stikstof- en zuurstofrijke atmosfeer.

Groeicurve

Ze kweekten culturen van gist en Escherichia coli (E. coli) en plaatsten die in verschillende flessen met een voedingsbodem. E. coli is een relatief simpele, prokaryotische levensvorm en gist is een relatief complexe eukaryoot. Zowel E. coli als gist zijn een veelgebruikt onderzoeksobject, waardoor hun eigenschappen goed bekend zijn.

De lucht in de flessen vervingen ze met 100 procent waterstofgas. Vervolgens plaatsten ze de flessen in een incubator waarin ze voorzichtig heen en weer geschud werden zodat de microben en de voedingstoffen goed mengden. Elk uur namen de onderzoekers een monster om zo 80 uur lang de groei te volgen.

Zowel gist als E. coli bleken te overleven en te groeien. Ze hadden dezelfde groeicurve als in lucht: eerst vermeerderen ze snel, waarna de groei afvlakte en stabiliseerde. Wel reproduceerde E. coli zich ongeveer twee keer langzamer en gist zelfs 2,5 keer langzamer.

De onderzoekers schrijven dat dit waarschijnlijk komt door het gebrek aan zuurstof. ‘In plaats van zuurstof te gebruiken, halen de organismen hun energie via fermentatie uit de voedingsbodem waarin ze leven’, vertelt Sara Seager, hoogleraar planeetwetenschappen en natuurkunde aan MIT. ‘Bij het fermentatieproces wordt minder energie geproduceerd dan mogelijk is met zuurstof.’

Speuren naar exo-atmosferen

De onderzoekers kozen voor waterstof, omdat het waarschijnlijk is dat sommige kleine, rotsachtige exoplaneten een atmosfeer hebben die grotendeels uit waterstof bestaat. Die atmosferen kunnen met de huidige telescopen nog niet goed waargenomen worden. Maar de komende jaren zullen nieuwe, krachtigere telescopen, zoals de James Webb-ruimtetelescoop, hun blik op exoplaneten richten. Deze meetinstrumenten zullen de samenstellingen van de exo-atmosferen trachten te ontrafelen en zoeken naar tekenen van leven. Die tekenen kunnen bijvoorbeeld gassen in de atmosfeer zijn die geproduceerd zijn door microben.

De voorgestelde waterstofrijke atmosferen zijn waarschijnlijk gemakkelijker waar te nemen dan andere atmosferen. Waterstof is namelijk veel lichter dan bijvoorbeeld zuurstof of stikstof. Daarom is een waterstofatmosfeer minder compact en strekt die zich verder van de planeet uit.

‘Het lichte waterstofgas maakt de atmosfeer breder’, legt Seager uit. ‘En voor telescopen geldt: hoe groter de atmosfeer is, hoe gemakkelijker die te detecteren is.’

Een rotsachtige planeet met een waterstofrijke atmosfeer verschilt mogelijk niet veel van de aarde. ‘We hebben nog niet nagedacht over het hele ecosysteem. Maar er kunnen bijvoorbeeld oceanen zijn en je kunt waarschijnlijk ook een blauwe lucht zien’, zegt Seager. ‘En wij hebben nu bevestigd dat het aards leven er kan gedijen. We moeten dat soort planeten daarom zeker toevoegen aan het menu met opties als we buitenaards leven proberen te vinden.’

Niet onbelangrijk: dat gist op zo’n exoplaneet kan reproduceren, betekent dat het mogelijk is om er bier te brouwen. Mits je ook water, mout en hop hebt.