Tegelbyggnadsbakterier reagerar på giftiga kemikalier i marsjord

 

Bild wikipedia Mars sedd från Hubbleteleskopet.

Bakterier som frodas på jorden kanske inte klarar sig  på Mars och tvärtom. Ett potentiellt avskräckande medel är perklorat, en giftig klorhaltig kemikalie som upptäckts i marsjorden.

Forskare vid Indian Institute of Science (IISc) undersökte nyligen hur bakterier som kan forma marsjord till tegelliknande strukturer klarar sig i närvaron av denna kemikalie. De fann att även om perklorat bromsar bakterietillväxten, leder det också överraskande till bildandet av starkare tegelstenar (Planeringen är att bygga stationer på Mars i framtiden med detta inhemskt producerade material).

"Mars är en främmande miljö," beskriver Aloke Kumar, docent vid institutionen för maskinteknik och korresponderande författare till studien publicerad i PLOS One. 

I tidigare studier har forskarna använt jordbakterien Sporosarcina pasteurii för att bygga "rymdtegelstenar" av mån- eller marsjord som potentiellt kan användas för att skapa utomjordiska habitat. När den tillsätts till syntetisk mars- eller månjord tillsammans med urea och kalcium producerar bakterien kalciumkarbonatkristaller (utfällningar), som hjälper till att limma ihop jordpartiklar till tegelstenar i en process som kallas biocementering.

Processen kräver även det naturliga limhäftande guargummit, en pulverartad polymer som utvinns ur guarbönor. I den aktuella studien använde forskarna en mer robust, inhemsk stam av bakterien som de upptäckt i indiska Bengalurus jord.

Efter att först ha fastställt dess förmåga att bilda utfällningar var forskarna nyfikna på om denna stam kan överleva i närvaro av perklorat som kan finnas i nivåer upp till 1 % i mars jord. I samarbete med Punyasloke Bhadury, professor vid Indian Institute of Science Education and Research (IISER), Kolkata, fann teamet att bakterieceller blir stressade i perklorats närvaro. De växer långsamt, blir mer cirkulära och börjar klumpa ihop sig till flercelliga strukturer. De stressade bakteriecellerna frigör också fler proteiner och molekyler i form av extracellulär matris (ECM) i miljön. Med hjälp av elektronmikroskopi fann forskarna att fler kalciumkloridliknande utfällningar bildades, och att ECM bildade små "mikrobroar" mellan bakteriecellerna och utfällningarna.

Syntetiska (konstgjorda på jordens laboratorier) marsjordar innehåller vanligtvis inte perklorat eftersom det är brandfarligt att handskas med. Men för att testa dess effekter på biocementering tillsatte forskarna försiktigt kemikalien till marsjordsimulanten i laboratoriet. Till deras förvåning fann de att närvaron av perklorat gjorde att bakterierna bättre och starkare limmade ihop jorden, men bara om guargummi fanns med som är avgörande för bakteriens överlevnad och katalysatorn nickelklorid också fanns där.

"När effekten av perkloratet på bara bakterierna studeras isolerat är det en stressande faktor," beskriver Swati Dubey, för närvarande doktorand vid University of Florida och huvudförfattare till studien. "Men i bildandet av tegelstenarna och med rätt ingredienser i blandningen,  perklorat en stor fördel."