français
Een internationaal onderzoeksteam heeft aangetoond dat sommige micro-organismen kunnen overleven op een energierantsoen dat voorheen als onvoldoende werd beschouwd. De studie, waar ULB-onderzoekster Sandra Arndt (Service Biogéochimie et Modélisation du Système Terre (BGeoSys)) van de Faculteit Wetenschappen aan de ULB aan deelnam, werd recent gepubliceerd in Science Advances. Het onderzoek kan belangrijk zijn in de reconstructie van de ontstaansgeschiedenis van leven op aarde en voor de zoektocht naar buitenaards leven. De resultaten van het onderzoek doen ook vragen rijzen over hoe we leven definiëren of over de grenzen van wat we als leven beschouwen.
“Als we aan leven op aarde denken, denken we vooral aan planten en dieren, aan microscopische algen of bacteriën die op het aardoppervlak leven of in oceanen”, zegt Arndt. “Het gaat dan over organismen die continu actief zijn, die zich voortplanten en groeien. Daarbuiten bestaat er een grote biosfeer van micro-organismen, die zich vooral ophouden in diepe sedimenten en die nauwelijks genoeg energie krijgen om te overleven. De meeste daarvan bevinden zich bijna altijd in een inactieve toestand: ze groeien niet, reproduceren zich niet en evolueren niet. Die organismen gebruiken minder energie om te overleven dan we tot nu nodig achtten om in leven te blijven.”
Voor hun studie maakten de onderzoekers modellen op basis van data die werden verzameld in de ondergrond van de zeebodem, waarop dan alle gegevens over het daar aanwezige leven werd geënt, inclusief de biochemische processen die daarbij optreden. Daarbij werden verschillende datasets gecombineerd, onder andere over de verspreiding en concentraties van koolstof, de aanwezigheid van microbieel leven in de diepe aardlagen en de biochemische reacties die er geregistreerd worden.
Door het kruisen van al die data konden de onderzoekers de energieconsumptie berekenen van de aanwezige micro-organismen. Het meeste leven op aarde is voltijds bezig met reproductie, met het onderhoud van het eigen metabolisme of met het aanmaken van nieuwe cellen die oudere vervangen of die tot groei leiden. Een mens verbruikt op die manier ongeveer 100 watt aan energie, wat betekent dat hij ongeveer 100 joule per seconde verbrandt om zijn eigen lichaam functioneel te houden. Dat komt overeen met de energie nodig om een ventilator draaiende te houden of twee gloeilampen te laten branden. Het energieverbruik van sommige organismen is niet groter dan vijftig miljardste van een miljardste van de energiebehoefte van een mens. Met een dergelijke energievoorraad wordt het moeilijk om zich als organisme te vermenigvuldigen of zich zelfs maar te delen. Die organismen gebruiken de beschikbare energie bijna uitsluitend voor het onderhoud van zichzelf, door af en toe wat cellen te vervangen of haperende celdeeltjes te repareren.
Wellicht zijn die populaties op grote diepte de restanten van populaties die duizenden, misschien miljoenen jaren geleden hebben geleefd in de kuststreken van continenten en die sedertdien quasi inactief zijn gebleven. Door de grenzen van de leefbare zone op de planeet op te rekken tot de zones met heel weinig beschikbare energie kan men de modellen in de toekomst gaan gebuiken om te simuleren hoe het leven op aarde, in een vijandige en moeilijke omgeving, destijds is ontstaan. Ze kunnen ook helpen om leven te detecteren elders in ons zonnestelsel, bijvoorbeeld onder de ijsvelden op Mars of op Europa, één van de manen van Jupiter.
Zelfs al zijn ze bijna volslagen inactief, toch slagen micro-organismen onder de aardse zeebodem er in om onwaarschijnlijk lang te overleven. Ze spelen zelfs een belangrijke rol in de koolstof- en voedselhuishouding op de planeet op de hele lange termijn van duizenden en miljoenen jaren.