De aanwezigheid van micro-organismen en hun DNA in een onherbergzaam gebied is afhankelijk van de mineralen in de bodem. En áls er DNA aanwezig is, is dat moeilijk los te krijgen uit de mineralen. Dat concludeert Susana Direito in haar proefschrift, dat ze op 21 november 2012 aan de Vrije Universiteit in Amsterdam verdedigde.
Direito zocht uit hoe je moleculen die wijzen op leven, zoals bijvoorbeeld DNA, kan opsporen in gebieden die lijken op Mars. Ze deed haar onderzoek in de woestijn van Utah, waar het net als op Mars droog en onherbergzaam is, de achtergrondstraling hoog is, en het ijzig koud kan zijn – niet bepaald de meest gunstige omstandigheden voor de levende organismen zoals wij die kennen op aarde. Toch blijken ook onder de extreme condities van de woestijn wel levensvormen aanwezig te zijn. Een mooie opsteker voor wie graag wil dat er ook op Mars sprake van leven is – of is geweest. Bovendien vormt de Utah-woestijn hiermee de ideale plek om te kijken hoe je DNA in een dergelijk extreem milieu kan opsporen.
Losweken
Alle organismen op aarde gebruiken het complexe molecuul DNA om hun erfelijke informatie in op te slaan. Direito ontwikkelde gevoelige methodes gebaseerd op DNA-winning uit bodemmonsters en vermenigvuldiging van DNA om dit molecuul te kunnen waarnemen. Hiervoor ging ze op zoek naar micro-organismen in mineralen die ook op Mars aanwezig zijn, zoals hematiet, goethiet en jarosiet. De aan- of afwezigheid van micro-organismen en hun DNA wisselde af over afstanden van slechts enkele centimeters, ontdekte ze, en ook het soort micro-organismen dat ze vond varieerde over deze afstand.
Daarnaast bleek dat de DNA maar moeilijk was los te krijgen uit het gesteente. Direito besteedde daarom een groot deel van haar onderzoek aan het verbeteren van de methode om het DNA los te weken. Een fosfaatoplossing die zich nestelde op de plekken waar ook het DNA zich het liefst ophield bleek de taak prima te volbrengen. Het DNA werd door het fosfaat als het ware weggeconcurreerd. Een belangrijk resultaat – ook als er heel kleine hoeveelheden DNA op Mars aanwezig zijn wil je deze immers ontdekken.
Geruchten
Het toeval wilde dat precies op de dag dat Direito haar proefschrift verdedigde de geruchten begonnen rond te zingen over een belangrijke ontdekking die gedaan zou zijn op Mars. Zou Curiosity, het onbemande laboratorium op wielen dat net vier maanden rond rijdt op de rode planeet, de eerste levensvorm gevonden hebben? Kwam het onderzoek van Direito wellicht net te laat? Anderhalve week later al bleken de geruchten niet te kloppen. Wilfred Röling, de co-promotor van het onderzoek, maakte zich er toch al niet erg druk over.
“Wat ik verwachtte was dat de Curiosity atomen koolstof, zuurstof, stikstof en waterstof (C, O, N en H) in een karakteristieke verhouding had aangetroffen. Dat kan dan een organisch materiaal zijn – maar het hoeft niet”, zegt Röling. Hij vindt dan ook dat de NASA, die verantwoordelijk is voor de Curiosity-expeditie, best iets ambitieuzer zou mogen zijn, en naast simpele biomoleculen ook zou moeten zoeken naar DNA of andere nucleïnezuren. “Daarmee heb je immers meteen een soort identiteit van het eventuele leven op Mars te pakken.”
De geschiedenis van het ontstaan van Mars heeft veel weg van de geschiedenis van de aarde, legt Röling uit, vooral tijdens de eerste 500 miljoen jaar. Omdat op aarde in die periode de eerste levensvormen al ontstonden, is het geen onlogische gedachte om aan te nemen dat het leven, mocht dat op Mars aanwezig zijn, in een zelfde soort vorm is begonnen.
Apparaat
In dat geval kunnen Direito’s adviezen goed van pas komen. Voor een succesvolle expeditie op zoek naar DNA zal de Marsbodem over hele kleine afstanden bemonsterd moeten worden, schrijft ze in haar proefschrift, en ook haar nieuwe extractiemethode om het DNA uit het gesteente weg te jagen zou zeker helpen.
Röling heeft het eerste contact met instrumentenmakers al gelegd. Mocht er ooit een apparaat dat Direito’s bewerking kan uitvoeren mee gaan naar Mars, dan zouden de afmetingen en het gewicht hiervan zo klein mogelijk gemaakt moeten worden. Het enige dat we dan nog hoeven te hopen is dat er inderdaad ooit leven op Mars is geweest.
Bron
- Oliveira Lebre Direito, M.S. A step towards the molecular detection of life on Mars Proefschrift Vrije Universiteit Amsterdam (2012)
Lees meer op Wetenschap24
- Mars in zicht!, 3 augustus 2012