Schwendner, P. und Riedo, A. und Melton, D. und Horvath, P. und Lindner, R. und Ehrenfreund, P. und Beblo-Vranesevic, K. und Rettberg, P. und Rabbow, E. und Westall, F. und Bashir, A. und Moissl-Eichinger, C. und Garcia-Descalzo, L. und Gomez, F. und Amils, R. und Þór Marteinsson, V. und Walter, N. und Cockell, C.S. (2022) Microbial Metabolism of Amino Acids—Biologically Induced Removal of Glycine and the Resulting Fingerprint as a Potential Biosignature. Frontiers in Astronomy and Space Sciences, 9, Seite 781542. Frontiers Media S.A.. doi: 10.3389/fspas.2022.781542. ISSN 2296-987X.
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Offizielle URL: http://www.doi.org/10.3389/fspas.2022.781542
Kurzfassung
The identification of reliable biomarkers, such as amino acids, is key for the search of extraterrestrial life. A large number of microorganisms metabolize, synthesize, take up and excrete amino acids as part of the amino acid metabolism during aerobic and/or anaerobic respiration or in fermentation. In this work, we investigated whether the anaerobic microbial metabolism of amino acids could leave a secondary biosignature indicating biological activity in the environment around the cells. The observed fingerprints would reflect the physiological capabilities of the specific microbial community under investigation. The metabolic processing of an amino acid mixture by two distinct anaerobic microbial communities collected from Islinger Mühlbach (ISM) and Sippenauer Moor (SM), Germany was examined. The amino acid mixture contained L-alanine, β-alanine, L-aspartic acid, DL-proline, L-leucine, L-valine, glycine, L-phenylalanine and L-isoleucine. In parallel, an amino acid spiked medium without microorganisms was used as a control to determine abiotic changes over time. Liquid chromatography mass spectrometry (LC-MS) was used to track amino acid changes over time. When comparing to the control samples that did not show significant changes of amino acids concentrations over time, we found that glycine was almost completely depleted from both microbial samples to less than 3% after the first two weeks- This results indicates a preferential use of this simple amino acid by these microbial communities. Although glycine degradation can be caused by abiotic processes, these results show that its preferential depletion in an environment would be consistent with the presence of life. We found changes in most other amino acids that varied between amino acids and communities, suggesting complex dynamics with no clear universal pattern that might be used as a signature of life. However, marked increases in amino acids, caused by cellular synthesis and release into the extracellular environment (e.g., alanine), were observed and could be considered a signature of metabolic activity. We conclude, that substantial anomalous enhancements of some amino acids against the expected abiotic background concentration may be an agnostic signature of the presence of biological processes.
elib-URL des Eintrags: | https://elib.dlr.de/187625/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Dokumentart: | Zeitschriftenbeitrag | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Titel: | Microbial Metabolism of Amino Acids—Biologically Induced Removal of Glycine and the Resulting Fingerprint as a Potential Biosignature | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Autoren: |
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Datum: | 4 April 2022 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Erschienen in: | Frontiers in Astronomy and Space Sciences | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Referierte Publikation: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Open Access: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gold Open Access: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In SCOPUS: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
In ISI Web of Science: | Ja | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Band: | 9 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.3389/fspas.2022.781542 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Seitenbereich: | Seite 781542 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Verlag: | Frontiers Media S.A. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 2296-987X | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Status: | veröffentlicht | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Stichwörter: | amino acids; biomarker; search for life, glycine; habitability; microbial degradation | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Forschungsbereich: | Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Programm: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
HGF - Programmthema: | Forschung unter Weltraumbedingungen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Schwerpunkt: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Forschungsgebiet: | R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben): | R - Projekt ISS LIFE 2.0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Standort: | Köln-Porz | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institute & Einrichtungen: | Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Strahlenbiologie | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hinterlegt von: | Schrage, Larissa | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Hinterlegt am: | 15 Aug 2022 12:35 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Letzte Änderung: | 22 Sep 2022 11:45 |
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