La vita come la conosciamo ha bisogno di acqua per prosperare. Comunque, vediamo la vita persistere negli ambienti più aridi della Terra. Ma quanto secco è troppo secco? A che punto è un ambiente troppo estremo anche per i microrganismi, la più piccola e spesso la più resistente delle forme di vita, sopravvivere? Queste domande sono importanti per gli scienziati che cercano la vita oltre la Terra, anche sul pianeta Marte. Per aiutare a rispondere a questa domanda, un team di ricerca dell'Ames Research Center della NASA nella Silicon Valley in California si è recato nel luogo più arido della Terra:il deserto di Atacama in Cile, una striscia di terra di 1000 chilometri sulla costa occidentale del Sud America.

Il deserto di Atacama è uno degli ambienti della Terra che si avvicina di più all'arida superficie marziana. Ma l'Atacama non è uniformemente asciutto. Quando si viaggia dall'estremità meridionale relativamente meno secca del deserto nel Cile centrale al suo centro estremamente secco nel Cile settentrionale, le precipitazioni annuali si spostano da pochi millimetri di pioggia all'anno a pochi millimetri di pioggia per decennio.

Questo ambiente non uniformemente secco offre l'opportunità di cercare la vita a livelli decrescenti di precipitazioni. Determinando quanta acqua ha bisogno un ambiente per essere abitabile, cioè essere in grado di supportare forme di vita, il team di ricerca è stato in grado di determinare l'esistenza di un limite di abitabilità a secco.

"Sulla terra, troviamo prove di vita microbica ovunque, " disse Mary Beth Wilhelm, un astrobiologo presso Ames e autore principale del nuovo studio pubblicato sulla rivista Astrobiologia questo mese. "Però, in ambienti estremi, è importante sapere se un microbo è dormiente e sopravvive appena, o davvero vivo e vegeto."

I biologi definiscono qualcosa come vivo se è in grado di crescere e riprodursi. Se i microbi sopravvivono semplicemente o svolgono alcune funzioni di base, moriranno entro una generazione senza trasmettere alcuna informazione genetica. Quando si cerca il potenziale della vita su Marte, gli scienziati hanno bisogno di vedere questa riproduzione avvenire, che porta alla crescita della popolazione e al cambiamento genetico da una generazione all'altra.

"Imparando se e come i microbi rimangono in vita nelle regioni estremamente aride della Terra, speriamo di capire meglio se Marte un tempo aveva vita microbica e se avrebbe potuto sopravvivere fino ad oggi, " disse Guglielmo.

Un segno di stress è un segno di vita

Gli scienziati hanno alcuni strumenti per capire se un campione sta crescendo o semplicemente sopravvive. Un segno importante è lo stress. Vivere abbastanza a lungo da crescere e adattarsi in deserti estremi come l'Atacama – o potenzialmente su Marte – non è un compito facile. Se la vita sta davvero crescendo in questo ambiente estremamente arido, sarà stressato, mentre la vita dormiente semplicemente sopravvivendo non lo farà. Perché la vita dormiente non è nemmeno in grado di provare a crescere o riprodursi, non ci sono indicatori di stress, come i cambiamenti nella struttura di alcune molecole cellulari. Gli astrobiologi possono cercare alcuni segni rivelatori di questo stress per cercare prove di crescita nei terreni aridi.

Il team scientifico ha raccolto campioni di terreno da tutto il deserto di Atacama e li ha riportati al loro laboratorio ad Ames. Là, hanno eseguito test per identificare i marcatori di stress nei campioni esaminando le caratteristiche comuni a tutti gli organismi viventi conosciuti.

Un marker di stress può essere trovato nei lipidi, molecole che costituiscono la superficie esterna di una cellula microbica vivente, noto come la sua membrana. Quando le cellule sono esposte a condizioni di stress, i loro lipidi cambiano struttura, diventando più rigido.

Gli scienziati hanno trovato questo marcatore nelle parti meno secche dell'Atacama, ma mancava misteriosamente dalle regioni più aride, dove i microbi dovrebbero essere più stressati. Sulla base di questi e altri risultati, il team ritiene che esista una linea di transizione tra il punto in cui piccole quantità di acqua sono ancora sufficienti per la crescita della vita e il punto in cui l'ambiente è così secco che i microrganismi sopravvivono semplicemente senza crescita nel suolo superficiale nell'Atacama.

Incontri i resti della vita

Gli scienziati possono dire da quanto tempo le cellule sono morte studiando un tipo di molecola chiamata amminoacidi, gli elementi costitutivi delle proteine. Le strutture di questi amminoacidi assumono due forme, ciascuno un riflesso speculare dell'altro, come un paio di mani. Infatti, questa "mano" è il termine che gli scienziati usano per descrivere queste strutture.

Tutta la vita sulla Terra è costruita con molecole di amminoacidi "mancini". Però, quando una cellula muore, alcuni dei suoi amminoacidi cambiano a una velocità nota nella struttura riflettente "destrimano", alla fine bilanciando in un rapporto 50-50 per molti anni.

Osservando questo rapporto nei terreni di Atacama più aridi, gli scienziati hanno trovato microbi morti da almeno 10, 000 anni. Trovare anche i resti di una vita così antica è estremamente raro, e sorprendente per un campione seduto sulla superficie della Terra.

Prepararsi per Marte

Marte è 1, 000 volte più secco anche delle parti più aride dell'Atacama, il che rende meno probabile che la vita microbica come la conosciamo esista sulla superficie del pianeta, anche con qualche accesso all'acqua. Però, anche nelle zone più aride del deserto cileno, i resti della vita microbica passata dai tempi più umidi della storia di Atacama erano chiaramente presenti e ben conservati per migliaia di anni. Ciò significa che, poiché gli scienziati sanno che Marte era più umido, pianeta più vibrante nel suo passato, tracce di quella vita antica potrebbero essere ancora intatte.

"Prima di andare su Marte, possiamo usare l'Atacama come un laboratorio naturale e, in base ai nostri risultati, adeguare le nostre aspettative per ciò che potremmo trovare quando ci arriviamo, " disse Wilhelm. "Sapendo che la superficie di Marte oggi potrebbe essere troppo secca perché la vita possa crescere, ma che tracce di microbi possano durare per migliaia di anni ci aiuta a progettare strumenti migliori non solo per cercare la vita sopra e sotto la superficie del pianeta, ma per cercare di svelare i segreti del suo lontano passato."