elib
DLR-Header
DLR-Logo -> http://www.dlr.de
DLR Portal Home | Impressum | Datenschutz | Kontakt | English
Schriftgröße: [-] Text [+]

Microbial Metabolism of Amino Acids—Biologically Induced Removal of Glycine and the Resulting Fingerprint as a Potential Biosignature

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.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
1MB

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/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Microbial Metabolism of Amino Acids—Biologically Induced Removal of Glycine and the Resulting Fingerprint as a Potential Biosignature
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Schwendner, P.uk center for astrobiology, school of physics and astronomy, university of edinburgh, edinburgh, united kingdomNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Riedo, A.Leiden Observatory, Universiteit Leiden, Leiden, NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Melton, D.Leiden Observatory, Universiteit Leiden, Leiden, NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Horvath, P.Life Support and Physical Sciences Instrumentation Section, European Space Agency, Nordwijk, NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lindner, R.Life Support and Physical Sciences Instrumentation Section, European Space Agency, Nordwijk, NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ehrenfreund, P.Laboratory for Astrophysics, Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, NetherlandsNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Beblo-Vranesevic, K.Radiation Biology Department, Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), Cologne, Germany; kristina.beblo (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-4834-7121NICHT SPEZIFIZIERT
Rettberg, P.Radiation Biology Department, Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), Cologne, Germany; petra.rettberg (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4439-2395NICHT SPEZIFIZIERT
Rabbow, E.Radiation Biology Department, Institute of Aerospace Medicine, German Aerospace Center (DLR), Cologne, Germany; elke.rabbow (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9301-2021NICHT SPEZIFIZIERT
Westall, F.Centre de Biophysique Moléculaire, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Orléans, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bashir, A.Diagnostic and Research Institute of Hygiene, Microbiology and Environmental Medicine, Medical University of Graz, Graz, Austria and Department of Microbiology and Archaea Center, University of Regensburg, Regensburg, Germany.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Moissl-Eichinger, C.Diagnostic and Research Institute of Hygiene, Microbiology and Environmental Medicine, Medical University of Graz, Graz, Austria and Department of Microbiology and Archaea Center, University of Regensburg, Regensburg, Germany.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Garcia-Descalzo, L.Extremophiles Laboratory. Center for Astrobiology (INTA-CSIC) Ctra. Ajalvir Km4. 28850 Torrejon de Ardoz. Madrid. Spain; garciadl (at) cab.inta-csic.es.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gomez, F.Extremophiles Laboratory. Center for Astrobiology (INTA-CSIC) Ctra. Ajalvir Km4. 28850 Torrejon de Ardoz. Madrid. Spain.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Amils, R.CBMSO, Madrid, SpainNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Þór Marteinsson, V.Matis Ohf, Microbiology Group, Department of Research and Innovation, Faculty of Food Science and Nutrition, University of Iceland, Reykjavik, IcelandNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Walter, N.European Science Foundation (ESF), Strasbourg, FranceNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cockell, C.S.UK Center for Astrobiology, University of Edinburgh, Edinburgh, United KingdomNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
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

Nur für Mitarbeiter des Archivs: Kontrollseite des Eintrags

Blättern
Suchen
Hilfe & Kontakt
Informationen
electronic library verwendet EPrints 3.3.12
Gestaltung Webseite und Datenbank: Copyright © Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Alle Rechte vorbehalten.