PORTRÄTT Alef dos Santos, som nyligen kom till Umeå som postdoktor, studerar extremofiler – mikroorganismer som trivs i extrema miljöer. Hans forskning kombinerar kemi, mikrobiologi och rymdvetenskap vid Kemiskt Biologiskt Centrum, KBC, för att identifiera biosignaturer – kemiska spår av liv – som kan indikera förekomsten av utomjordiskt liv.
Jag är övertygad om att det finns mikrobiellt liv någonstans i solsystemet
– Extremofiler överlever i de tuffaste miljöerna på jorden, så varför skulle de inte kunna överleva på Mars eller på Jupiters och Saturnus isiga månar?, säger Alef dos Santos.
När jag träffar Alef i hans labb på Kemiska institutionen vid Kemiskt-Biologiskt Centrum, KBC, är han i full färd med förbereda mikrober i petriskålar.
– De levererades för två veckor sedan och nu kultiverar jag dem tills jag har tillräckligt för att påbörja mina experiment i en simulerad Marsmiljö, berättar han. Mikroberna kommer från Antarktis och är anpassade till extremt kalla och näringsfattiga miljöer.
Genomskärning av Saturnus ismåne Enceladus. NASA:s rymdsond Cassini upptäckte att månen har ett hav under isen som värms av hydrotermiska källor. En plym av is och vattenånga kastas ut från sprickor vid månens sydpol.
Bild NASA/JPL-CaltechAlefs forskning har tagit honom till några av de mest extrema miljöerna på jorden. Som en del av sina doktorandstudier, där han undersökte möjligheterna för mikrober att leva på Saturnus isiga måne Enceladus, reste han till den vulkaniska Al Wahbah-kratern i Saudiarabien. Likheterna mellan ett sandigt ökenlandskap och en isig måne kan verka små, men skenet bedrar.
– Kratern har en saltsjö med högt pH och höga temperaturer – förhållanden som inte är helt olika hydrotermiska källor på Enceladus, säger Alef. Han lyckades isolera 48 stammar av termo-haloalkalifila bakterier från kraterns saltlager – forskningsfynd som landade på omslaget av journalen Astrobiology.
– Att hitta platser på jorden som liknar utomjordiska miljöer gör det lättare för oss att studera möjligheterna för liv bortom jorden, säger han.
Alef dos Santos samlar in saltprover från botten av den vulkaniska Al Wahbah-kratern. Från provet upptäckte han 48 bakteriestammar som klarar av att leva i den extrema miljön.
Bild Privat
Alef dos Santos undersökte det mikroba livet i den vulkaniska Al Wahbah-kratern. Den salta, varma och alkaliska miljön liknar miljön under istäcket på Saturnus måne Enceladus.
Bild Private
Man trodde länge att Al Wahbah-kratern var resultatet av meteoritnedslag, men sedermera har man funnit att det är resterna av en vulkan.
Bild Alef dos Santos
Öknen kring kratern Al Wahbah i Saudi Arabien, som påminner om den fiktiva sandplaneten Arrakis, är ett ogästvänligt ställe för de flesta organismer.
Bild Alef dos SantosHans forskarkarriär inom astrobiologi började i ett kemilabb vid Federala universitetet i São Carlos, Brasilien. Han upptäckte en stam av svart svamp, Rhinocladiella similis, som lyckades överleva inuti en flaska med saltsyra. Den här stammen, som han lyckads isolera, lade grunden för hans kandidat- och doktorandstudier om att karaktärisera biosignaturer.
– Om eller när mikrober interagerar med sin miljö, kan de förändra miljön på sätt som lämnar spår, vilket vi kan identifiera, förklarar han.
För att upptäcka biosignaturer använder Alef sig av masspektrometri, en teknik som identifierar kemiska ämnen genom att mäta molekylers massa. Han hoppas kunna fortsätta använda masspektrometri i Umeå, där Swedish Metabolomics Centre, med stöd av SciLifeLab, erbjuder toppmoderna faciliteter. – Jag tror att jag är den första i Umeå som använder dessa faciliteter för astrobiologisk forskning, säger Alef.
Alef dos Santos, postdoktor vid Kemiska institutionen, forskar på biosignaturer som kan användas för framtida Marsströvare.
BildRebecca ForsbergHär i Umeå breddar Alef sin sökning efter biosignaturer med hjälp av spektroskopi.
– Infraröd spektroskopi hjälper mig att identifiera kemiska bindningar i organiska föreningar, medan Ramanspektroskopi ger kompletterande data om molekylstrukturer, förklarar han. Tillsammans ger dessa tekniker en mer fullständig bild av hur liv påverkar sin omgivning.
Ett exempel på en biosignatur från den svarta svampen är melanin – samma som pigmentet som finns i vår hud.
– Melanin hjälper svampen att skydda sig mot strålning, säger han, och fortsätter,
– På Mars, där strålningsnivåerna är extrema, skulle spår av melanin kunna vara en indikator på liv.
Att göra direkta upptäckter av mikrober på Mars eller en annan himlakropp kan vara mycket svårt, så istället vill Alef leta efter de signaler som mikrober eller deras omgivning avger. Genom att odla extremofiler i Marsliknande förhållanden och analyserar proverna med de tekniker som kommer finnas på framtida Marsströvare, såsom ExoMars, hoppas han kunna avgöra vilka biosignaturer man bör leta efter.
– Ju bättre vi förstår hur mikrober påverkar sin miljö, desto bättre är vi rustade för att känna igen dessa förändringar någon annanstans i solsystemet, säger Alef.
– Detta är avgörande för sökandet av liv bortom jorden.
Rhinocladiella similis, en typ av svart svamp, växer i en petriskål i Alef dos Santos labb. I bakgrunden syns den orangea bakterien från Antarktis.
BildRebecca ForsbergMars hade en gång flytande vatten, och en avgörande fråga är om liv någon gång frodats där. När planeten förlorade stora delar av sin atmosfär, avdunstade vattnet och lämnade efter sig den torra, röda planet vi känner till idag. Men då liv kan existera på jordens mest extrema miljöer, så hoppas Alef att – om liv en gång fanns på Mars – det fortfarande finnas spår kvar.
Detta är en del av hans projekt vid Umeå universitet, där han nyligen började arbeta i Merve Yeşilbaşs labb och har skiftat sitt fokus från svampar till cyanobakterier. Dessa mikroorganismer, precis som växter, använder fotosyntes och koldioxid för att producera energi.
– Som tur är består Mars atmosfär – fastän den är väldigt tunn – nästan helt av koldioxid.
Alef dos Santos använder sig av regolitblandningar baserad på Mars geokemiska sammansättning i sina simulerade Marsexperiment.
Bild Rebecca ForsbergGenom att mäta biosignaturerna som cyanobakterier lämnar i en simulerad Marsmiljö hoppas Alef kunna öppna ett fönster till planetens förflutna. Exempelvis är en biprodukt av cyanobakteriers fotosyntes syre, vilket kan bidra till oxidation av mineraler – en möjlig biosignatur.
– Mars har många oxiderade mineraler, vilket kan tyda på att planeten en gång hade en population av cyanobakterier, säger Alef.
På jorden kan cyanobakterier överleva inuti stenar, i lava-tunnlar eller under markytan.
– Kanske är det likadant på Mars, de bara väntar på att bli upptäckta, säger han.
Som barn drömde Alef om uiversum och att studera astronomi. Men när han tittade på kursplanerna insåg han att matematik och fysik inte lockade honom lika mycket som kemi och biologi. Nu är han glad över att kunna bidra till rymdforskning genom astrobiologin.
– Vi är ett ganska litet forskningsfält, men det vi gör är avgörande för sökandet efter utomjordiskt liv.
Alef dos Santos, postdoktor vid Kemiska institutionen.
BildRebecca ForsbergTrots sin biokemiska ådra har aldrig tappat sin fascination till stjärnhimlen.
– Jag köpte mitt första teleskop som student, och det var faktiskt så jag träffade min fru – hon ville ha teleskopsrekommendationer! skrattar han. Hans fru flyttar snart från Brasilien till Umeå, tillsammans med deras två katter.
– Med Umeås mörka vintrarna kanske jag äntligen får tid att plocka upp teleskopet igen, tillägger han.
Hans största dröm? Att arbeta för en rymdorganisation, såsom ESA eller NASA.
– De största vetenskapliga frågorna kretsar kring hur liv uppstod och om vi är ensamma i universum. Nu får jag vara en del av att hitta svaret.
Alef dos Santos forskning är del av ett tvärvetenskapligt projekt som samlar forskare vid flera av insitutionerna inom Kemiskt-Biologiskt Centrum, KBC. Hans forskning möjliggörs tack vare samarbete med forskare från Kemiska institutionen, Institutionen för ekologi, miljö och geovetenskap och Umeå marina forskningscentrum.
Projektet är finansierat av Kempestiftelserna.