Diese Pflanze kann überleben, selbst wenn sie 98 % ihres Wassers verliert. Noch erstaunlicher ist, dass es möglicherweise sogar auf dem Mars überlebt.

Kürzlich veröffentlichte ein Forscherteam des Xinjiang-Instituts für Ökologie und Geographie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften ein spannendes Forschungsergebnis in der Zeitschrift The Innovation, das die erstaunliche Überlebensfähigkeit der Wüstenpflanze Syntrichia caninervis enthüllt.

Dieses scheinbar unbedeutende kleine Leben könnte sich für die Menschheit tatsächlich als „fähiger Helfer“ bei der Kolonisierung des Mars erweisen!

Diese bahnbrechende Forschung erneuert nicht nur unser Verständnis der Grenzen des Lebens, sondern gibt auch Hoffnung für die zukünftigen interstellaren Einwanderungspläne der Menschheit. Folgen wir den Spuren chinesischer Wissenschaftler und lernen wir diesen „grünen Elf“ aus dem trockensten Winkel der Erde kennen.

Die Studie ist auf dem Cover dieser Magazinausgabe abgebildet. Bildquelle: Referenz [2]

Die wunderbare Welt von Erythromyces dentata

In der extremen Umgebung der Erde wächst das Leben hartnäckig. Die karge Wüste, die Trockenheit und die hohen Temperaturen führten auf wundersame Weise zur Entstehung einer Pflanze, die in extremen Umgebungen heimisch ist: Erythromyces serrulate.

Verbreitung von Erythromyces dentata. Bildquelle: Referenz [2]

Wenn im scheinbar leblosen Wüstensand plötzlich ein grüner „Teppich“ auftaucht, handelt es sich dabei wahrscheinlich um die biologische Bodenkruste (BSC), und Erythromyces dentata ist einer der Protagonisten, der mit anderen Mikroorganismen ein Mikro-Ökosystem bildet und so eine „Oase“ in der Wüste bildet.

Erythromyces dentata sichert nicht nur sein eigenes Überleben in der Wüste, sondern verändert auch lautlos die umgebende Umwelt. Sie wirken wie natürliche „Schwämme“, die knappes Wasser aufnehmen und speichern. Gleichzeitig sind sie auch „Architekten“ der Wüste, die durch ihre Ausscheidungen lose Sandpartikel zusammenkleben und so die Bodenstabilität erhöhen. Noch erstaunlicher ist, dass diese winzigen Pflanzen in der Wüste auch als „Stickstoffdüngerpflanzen“ fungieren, da sie in der Lage sind, „Stickstoff“ aus der Atmosphäre zu binden und Nährstoffe in den kargen Wüstenboden einzubringen.

Eine Gemeinschaft von Erythromyces dentata in der Gurbantunggut-Wüste. Bildquelle: Referenz [2]

Überlebenskünstler: Die extreme Anpassungsfähigkeit von Erythromyces dentata

Vergleicht man den Lebensprozess mit einer Kunstvorführung, dann kann Erythromyces dentata als „Meister der Akrobatik“ in dieser Vorführung bezeichnet werden, da er eine Reihe „aufregender“ Überlebensfähigkeiten demonstriert. Werfen wir einen Blick auf einige der einzigartigen Fähigkeiten dieses „Überlebenskünstlers“:

Dehydrationsmagie

Wenn der menschliche Körper 98 % seines Wassers verliert, sind die Folgen unvorstellbar. Erythromyces dentata kann jedoch eine Dehydration von mehr als 98 % seiner eigenen Zellen tolerieren. Zu diesem Zeitpunkt synthetisieren die Zellen rasch spezielle Zucker und Proteine, um einen Schutzfilm zu bilden, der wichtige Strukturen wie den Zellkern umhüllt und den Zellen sozusagen eine „Schutzschicht gegen Austrocknung“ überzieht. Noch erstaunlicher ist, dass es nur einen Tropfen Wasser braucht, um innerhalb von Sekunden „wiederzubeleben“ und die Photosynthese und andere physiologische Aktivitäten wieder aufzunehmen.

Erythromyces dentata erholt sich nach einer Dehydration schnell. Bildquelle: Referenz [2]

Gefrorene Zeitkapsel

Können Sie sich das Leben in einem Gefrierschrank bei -80 °C oder das Überleben in flüssigem Stickstoff bei -196 °C für einen Monat vorstellen? Für Erythromyces dentata ist dies kein Problem! Es kann in einer Umgebung mit extrem niedrigen Temperaturen Winterschlaf halten und wieder aufwachen, wenn die Bedingungen stimmen. In allgemein rauen Umgebungen kann Erythromyces dentata seinen Stoffwechselzustand schnell anpassen. Unter widrigen Umweltbedingungen kann es die meisten Stoffwechselaktivitäten einstellen und seine Energie auf die Aufrechterhaltung des grundlegenden Überlebens konzentrieren.

Strahlenschutzkleidung

In unserer Welt reichen 5000 Gy Gammastrahlung aus, um die meisten Organismen zu töten, aber Erythromyces dentata kann Gammastrahlung von mehr als 5000 Gy standhalten. Bei starker Strahlung produziert Erythromyces serrulates große Mengen an Antioxidantien wie Carotinoide und Flavonoide. Diese Substanzen bilden ein leistungsstarkes antioxidatives Abwehrnetzwerk, das sozusagen einen „Schutzschild“ für Pflanzenzellen installiert und dafür sorgt, dass diese dem nuklearen Strahlungssturm „fest standhalten“. Darüber hinaus verfügt Erythromyces dentata auch über ein effizientes DNA-Reparatursystem, das beschädigte DNA schnell identifizieren und reparieren kann, quasi ein „DNA-Notfallteam“, das rund um die Uhr auf Abruf bereitsteht.

Mars-Überlebensshow

Was würde passieren, wenn Erythromyces serrulate in eine simulierte Marsumgebung gebracht würde? Angesichts von Hypoxie, extremer Trockenheit, niedrigen Temperaturen und starker ultravioletter Strahlung hat dieser winzige Organismus eine erstaunliche Widerstandsfähigkeit gezeigt. Es kann nicht nur überleben, sondern auch neue Pflanzen regenerieren, genau wie ein Miniatur-„Mars-Spezialeinheitssoldat“, der jederzeit bereit ist, „Neuland auf dem roten Planeten zu erschließen“.

Darüber hinaus weist das Genom von Erythromyces dentata auch eine Superplastizität auf. Es kann die Expression bestimmter Gene je nach Umweltdruck schnell aktivieren oder hemmen. Diese Ausdrucksflexibilität ermöglicht eine bessere Anpassung an verschiedene extreme Umgebungen.

Die vielen erstaunlichen „Fähigkeiten“ von Erythromyces dentata. Bildquelle: Referenz [2]

Interstellarer „Pionier“: Das extraterrestrische Potenzial von Erythromyces dentata

Wenn wir unseren Blick ins weite Universum richten und darüber nachdenken, wie Menschen auf anderen Planeten Häuser bauen können, könnte Erythromyces serrulata unsere „rechte Hand“ werden. Seine Fähigkeit, in extremen Umgebungen zu überleben, macht ihn zu einem idealen „interstellaren Pionier“.

Stellen Sie sich vor, dass in einer ökologischen Hütte auf der Oberfläche des Mars still und leise ein Fleck Erythromyces wächst. Sie können sich nicht nur an die rauen Lebensbedingungen anpassen, sondern auch allmählich die umgebende Bodenstruktur verändern und so Bedingungen für das Wachstum anderer Pflanzen schaffen, genau wie „grüne Pioniere“, und so den Weg für die „Einwanderungssache“ der Menschheit ebnen.

Erythromyces dentata könnte auf dem Mars zu einer Miniatur-Sauerstofffabrik werden. Diese winzigen Pflanzen produzieren durch Photosynthese Sauerstoff und stellen damit eine wertvolle Lebensquelle für zukünftige Marsbasen dar. Gleichzeitig können sie auch Kohlendioxid in der Atmosphäre binden und zur Veränderung der Marsatmosphäre beitragen.

Erythromyces dentata könnte auch auf dem Mars zu einem „Bioindikator“ werden. Durch die Beobachtung ihres Wachstums können Wissenschaftler die Umwelteigenschaften des Mars besser verstehen und wichtige Hinweise für die spätere Erforschung des Lebens und die Veränderung der Umwelt erhalten.

Ein experimentelles Gerät zur Simulation außerirdischer Umgebungen. Bildquelle: Referenz [2]

Die Bedeutung der Untersuchung von Erythromyces dentata

Die Forschung an Erythromyces dentata ist nicht nur für die außerirdische Erforschung von großer Bedeutung, sondern hat auch tiefgreifende Auswirkungen auf unser Verständnis der Entstehung und Evolution des Lebens auf der Erde. Es zeigt uns die Widerstandsfähigkeit und Anpassungsfähigkeit des Lebens und gibt uns neue Einblicke in die Grenzen möglicher biologischer Existenz. Diese Forschung liefert auch Anregungen dafür, wie wir die Herausforderungen des globalen Umweltwandels bewältigen können. So kann beispielsweise der einzigartige Trockenresistenzmechanismus von Erythromyces serrulate zur Bekämpfung der Wüstenbildung eingesetzt werden, und seine Fähigkeit, die Bodenumgebung zu stabilisieren und zu verbessern, liefert Wissenschaftlern neue Ideen für die Züchtung dürreresistenter Nutzpflanzen.

Erythromyces serrulata in dehydriertem, hydratisiertem und gefrorenem Zustand (von links nach rechts). Bildquelle: Referenz [2]

Darüber hinaus bietet uns die Untersuchung von Erythromyces dentata auch eine neue Perspektive zur Erforschung des Ursprungs des Lebens. Seine extreme Anpassungsfähigkeit an die Umwelt gibt Anlass zu der Annahme, dass die Umweltbedingungen auf der frühen Erde möglicherweise noch schlechter waren, als wir uns das vorgestellt hatten, doch in solch einer extremen Umgebung kann Leben hartnäckig keimen und sich entwickeln. So winzig wie der zahngerippte Erythrozyt, kann selbst das unscheinbarste Leben unerwartetes Potenzial bergen. Schätzen Sie das Leben auf der Erde. Wer weiß, welches Lebewesen eines Tages entdeckt wird, das zu einem Schlüsselelement für die zukünftige Entwicklung der Menschheit werden könnte.

Wir freuen uns darauf, dass dieser „grüne Elf“ aus der Wüste das Wunder des Lebens auf einem fernen fremden Planeten erblühen lässt.

Verweise

[1] Keith Cowing, Das extremotolerante Wüstenmoos Syntrichia caninervis ist eine vielversprechende Pionierpflanze für die Besiedlung außerirdischer Umgebungen.

[2] Xiaoshuang Li et. al., Das extremotolerante Wüstenmoos Syntrichia caninervis ist eine vielversprechende Pionierpflanze für die Besiedlung außerirdischer Umgebungen.

Planung und Produktion

Produziert von Science Popularization China

Autor: Guo Fei, Universität Yantai

Produzent: China Science Expo

Herausgeber: Dong Nana

Korrekturgelesen von Xu Lailinlin

Das Titelbild und die Bilder in diesem Artikel stammen aus der Copyright-Bibliothek

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