Obcy już są na Ziemi
Granice występowania życia na Ziemi nie zostały jeszcze ustalone. Rekordy są nieustannie łamane. Jednym z nowszych rekordzistów w świecie przyrody, tym razem pod względem odporności na gorąco ziemskich organizmów, jest jednokomórkowiec Geogemma barossii, dający sobie radę w komorach hydrotermalnych na dnie morskim. Jego komórki, mikroskopijne kuleczki, rosną i rozmnażają się w temperaturze 121°C (czyli, przypomnijmy, przekraczającej o 21 stopni temperaturę wrzenia wody). Ponieważ zdecydowana większość znanych nam organizmów w takiej sytuacji po prostu się gotuje, więc chyba właściwości owego rekordzisty pozostają wystarczająco obce?
Zdumiewają też choćby bakterie sinic odkryte niedawno w Hiszpanii 600 m pod ziemią…
- Wnętrze planety jest dobrym miejscem do życia, o ile przebywasz na Marsie - zauważa w rozmowie z "The Independent" Fernando PuenteSánchez z hiszpańskiego Narodowego Centrum Biotechnologii.
Tym, co zaskakuje badacza najbardziej, jest fakt, że sinice, drobnoustroje w dużej mierze zależne od fotosyntezy, żyją w zdrowiu tak daleko od promieni słonecznych, które przecież wydają się do fotosyntezy niezbędne. Gdy wcześniej odnajdywano tego rodzaju mikroorganizmy pod ziemią, zakładano, że znalazły się tam przypadkowo - być może wskutek przesączania się oceanu w głąb kuli ziemskiej.
Naukowcy przeanalizowali więc genetyczne sekwencje bakterii i szukali dowodów istnienia procesów chemicznych, które mogłyby pozwolić sinicom na generowanie energii przy użyciu wodoru.
- Ilekroć w próbkach znajdowały się duże ilości sinic, stężenie wodoru spadało, co mogło wskazywać, że rzeczywiście zużywają one wodór - mówi dr PuenteSánchez.
Potęga podziemnego życia
Wiedzieliśmy, że życie istnieje pod powierzchnią ziemi, ale nie mieliśmy pojęcia, że w takich ilościach. Uczestnicy dorocznego spotkania Amerykańskiej Unii Geofizycznej (AGU) - naukowcy z Deep Carbon Observatory (DCO) - poinformowali o tym, ile go jest i w jakiej różnorodności występuje w głębokich warstwach pod powierzchnią, pod największymi ekstremami ciśnienia, temperatury oraz w warunkach niskiej dostępności energii i składników odżywczych. DCO jest organizacją zrzeszającą ponad tysiąc naukowców w ramach projektu badań podziemnych związków węgla, który można znaleźć we wszystkim - od organizmów żywych do paliw kopalnych. Program ten oficjalnie zakończy się w październiku 2019 r., ale już pod koniec roku 2018 naukowcy DCO postanowili podzielić się swoimi odkryciami.
Naukowcy z DCO w setkach miejsc na powierzchni Ziemi i na dnie morza wywiercili otwory, poprzez które pobrali próbki pozwalające im oszacować wielkość głębokiej biosfery na ok. 22,3 miliarda km3. Określili również całkowitą masę węgla w tym podziemnym ekosystemie. Wynik: od 16,5 do 25,3 mld ton - czyli od 245 do 385 razy więcej niż masa węgla wszystkich ludzi na Ziemi. Okazuje się, że drobnoustroje istnieją nawet w najgłębszych znanych głębinach wewnątrz Ziemi i są dziwniejsze od swoich powierzchniowych odpowiedników.
Dominują dwa rodzaje mikroorganizmów - bakterie i archeony. Większość ich gatunków i podtypów jeszcze nie została odkryta, ani scharakteryzowana. Ta tzw. mikrobiologiczna ciemna materia zdecydowanie poszerza nasze spojrzenie na drzewo życia. Naukowcy badający tzw. deep life uważają, że ok. 70% ziemskich bakterii i archeonów żyje w głębi planety. Jak podają specjaliści z DCO, rekordowa głębokość, na której odnaleziono życie na powierzchni kontynentalnej wynosi ok. 5 km. Badania molekularne podnoszą prawdopodobieństwo, że mikrobiologiczna ciemna materia jest znacznie bardziej zróżnicowana niż to, co obecnie znamy, a najgłębsze linie rozgałęzień stanowią wyzwanie dla trzydomenowej koncepcji żywych organizmów na Ziemi (na którą składają się archeony, bakterie i eukarionty), wprowadzonej przez Carla Woese w 1977 r. Skąd ci podziemni "Obcy" czerpią energię i składniki odżywcze, co pozwala im przetrwać ekstremalne ciśnienia i temperatury - to przeważnie wielka tajemnica.
Ekstremofile stratosferyczne
Z podziemnych czeluści wznieśmy się ku pograniczu kosmosu. Grupa brytyjskich naukowców przekonywała w 2013 r., że zdobyła dowody na istnienie pozaziemskiego życia wysoko w ziemskiej atmosferze. Taką odważną tezę postawili po analizie drobnoustrojów znalezionych na stratosferycznym balonie, który przebywał na wysokości 27 km. Prof. Milton Wainwright stwierdził, że ma 95procentowe przekonanie, iż zidentyfikowane organizmy nie pochodzą z Ziemi. Pierwszym argumentem na kosmiczne pochodzenie znaleziska było to, że „nieznany jest mechanizm, który pozwoliłby tym formom życia osiągnąć taką wysokość".
Według jednak późniejszych badań, przeprowadzonych m.in. przez mikrobiologów na amerykańskim Uniwersytecie Maryland, w stratosferze żyją ekstremofile, wytrzymujące skrajne zimno i bombardowanie ultrafioletowe. Stanowią najdalszą rubież ziemskiego życia. A więc może i do pewnego stopnia „Obcy” i dziwni, ale jednak wciąż Ziemianie. Uczeni chcą opracować teraz „Atlas stratosferycznych mikrobów”, który katalogowałby żyjące na wysokościach drobnoustroje.
Badania nad mikroorganizmami w górnej atmosferze prowadzone są od lat 30. XX wieku. Jednym z ich pionierów był sławny Charles Lindbergh, który wraz z żoną badał próbki atmosferyczne. Ich zespół znalazł w nich m.in. przetrwalniki grzybów i ziaren pyłku. W latach 70. prowadzono pionierskie badania stratosfery pod kątem biologicznym, szczególnie w Europie i Związku Radzieckim. Obecnie biologię atmosfery bada się m.in. w ramach projektu NASA o nazwie ABoVE (ArcticBoreal Vulnerability Experiment). Skrajne warunki panujące w stratosferze ziemskiej przypominają te z atmosfery Marsa, zatem badanie życia stratosferycznego mogłoby pomóc w identyfikacji „Obcych” poza naszą planetą.
Jedzą uran, wydzielają metan
Patrząc na niezwykłe zdolności przetrwania ekstremofilów, zaczynamy wyobrażać sobie, że organizmy te przetrwałyby i poza Ziemią. Taki np. Desulforudis audaxviator (2) żyje w całkowitej ciemności, 2,8 km pod powierzchnią, gdzie nie ma nie tylko światła słonecznego, ale również tlenu i związków organicznych (takich jak metan czy etan), z których można by wytworzyć energię. Zamiast tego odżywia się niewielkimi dawkami promieniowania z rozpadającego się w pobliskich skałach uranu.
– Uran rozbija cząsteczki wody i wytwarza wolne rodniki – opowiadał w wywiadzie dla brazylijskiej agencji FAPESP Douglas Galante, zajmujący się badaniami tego niezwykłego organizmu. – Wolne rodniki atakują otaczające skały, zwłaszcza piryt, produkując siarczany. Bakterie wykorzystują siarczan do syntezy ATP (adenozynotrójfosforanu), nukleotydu odpowiedzialnego za magazynowanie energii w komórkach. To pierwszy przypadek, gdy znaleziono ekosystem, który przetrwał bezpośrednio w oparciu o energię jądrową.
Według naukowców z Uniwersytetu w Sao Paulo, może to nam umożliwić stworzenie wspaniałego modelu życia pozaziemskiego. W szczególności życia na Europie, zamarzniętym księżycu oceanu Jowisza, badanym od lat pod tym właśnie kątem.
Jeśli istnieje jakaś forma życia, która egzystuje zarówno na Marsie, jak i na Ziemi, może nią być Methanobacterium formicum - obecny np. w jelitach krów i w wielu innych miejscach mikroorganizm wytwarzający metan. Zanim poznano jego niezwykłe właściwości, naukowcy z Uniwersytetu w Arkansas poddali cztery różne gatunki metanogenów działaniom temperatur pomiędzy 80 a +22°C, symulując 48godzinny pobyt na Marsie.
"Liofilizacja w tych warunkach nie miała praktycznie żadnego wpływu na wzrost Methanobacterium formicum", poinformowała w komunikacie po badaniach Rebecca Mickol z Arkansas Center for Space and Planetary Sciences. "Organizm ten nie umarł.
Obcy z mackami
A ośmiornice? Czy te ciekawe i barwne stworzenia to Obcy? Nie tylko wyglądają dziwnie, ale są też niepokojąco inteligentne. W dodatku, jak podali w kwietniu 2017 r. naukowcy, ośmiornice i mątwy regularnie "edytują" swoje RNA. To odróżnia je od reszty świata znanych nam zwierząt.
RNA w przeciwieństwie do DNA składa się tylko z jednej nici. Jego rolą w naszym organizmie jest przekazywanie informacji genetycznej w produkcji białek. Niektórzy naukowcy uważają, że RNA mogła być oryginalnym DNA, działającym jako stały magazyn kodu genetycznego wśród najwcześniejszych organizmów na Ziemi.
Jeśli chodzi o głowonogi, takie jak kalmary pospolite, naukowcy odkryli, że do 60% RNA w ich układzie nerwowym było zmieniane w stosunku do pierwotnego programu genetycznego. Zmiany te np. dostosowały mózg do temperatur w środowisku oceanicznym. W zeszłym roku odkryto dodatkowo, że kolejne dwa gatunki ośmiornic i jeden mątwy robi to samo – rutynowo.
– Wynika z tego, że wysoki poziom edycji RNA to wynalazek głowonogów – podsumował badacz z amerykańskiego Morskiego Laboratorium Biologicznego, Joshua Rosenthal, na łamach "Nature".
W jaki sposób mechanizm ten jest wyzwalany i kontrolowany, jeszcze nie wiadomo.
- Może to polegać na czymś prostym, jak zmiany temperatury, lub na skomplikowanych formach doświadczenia, pamięci – mówi Rosenthal.
Ale zdolność do fizjologicznych przekształceń na zawołanie ma swoje ograniczenia – stworzenia zmieniają się w niewielkim tylko stopniu. Według Rosenthala elastyczność w tych drobnych zmianach oznacza, że organizmy rezygnują z mechanizmów dostosowania ewolucyjnego, na zasadzie coś za coś.
Peter GodfreySmith w swojej książce "Other Minds" opowiada o niesamowitym umyśle ośmiornicy, wyjaśniając, dlaczego jest to stworzenie najbliższe pojęciu "inteligentnego Obcego". Wątpliwe, że ośmiornice "myślą", w sensie snucia refleksji nad swoim życiem, ale postrzegają świat w sposób złożony i wypracowują własne sposoby działania. Znają kilka rodzajów uczenia się. Wokół swoich siedzib lubią układać przedmioty - np. kawałki szkła i sprzęt wędkarski. Nie jest jasne, dlaczego tak robią. Wydaje się, że po prostu lubią manipulować nowymi i niezwykłymi rzeczami. Ośmiornice wiedzą, gdzie jest ich dom, kiedy wyruszają na wyprawy na polowania. Mają też swoje sposoby orientacji w terenie, swoje "charaktery" i zapewne też metody komunikacji, których jeszcze nie rozumiemy.
Życie siane po wielokroć
Misja sondy Rosetta na kometę 67P CzuriumowGierasimienko, trwająca od roku 2004 do 2016, wykryła na niej organiczne molekuły, które tworzą podstawę cukrów i aminokwasów. To kolejne, jedne z wielu, wsparcie dla hipotez panspermii. Jak się uznaje, to właśnie takie materiały były budulcem DNA.
Według opublikowanego w ub. roku studium "Cause of Cambrian Explosion - Terrestrial or Cosmic?", życie na Ziemi nie opiera się wyłącznie na tych kosmicznych blokach konstrukcyjnych, które miały przybywać do nas w okresie wielkiego bombardowania wraz z kometami i asteroidami. Międzynarodowy zespół proponuje teorię, że nasza biochemia (lub nie nasza, lecz właśnie głowonogów) została skażona przez późniejsze wpływy z kosmosu. Autorzy twierdzą, że chmura "obcego" materiału organicznego prawdopodobnie spadła na Ziemię ok. 500 milionów lat temu. Wtedy, gdy - jak się przyjmuje - nastąpiła tzw. kambryjska eksplozja życia. Mowa o okresie, w którym życie na Ziemi uległo szybkiemu zróżnicowaniu. Było to szczególnie dramatyczne wydarzenie w ewolucji mięczaków zwanych teraz głowonogami. Wyszły wówczas ze swoich muszli i wyewoluowały w ogromną różnorodność stworzeń, które z biegiem setek milionów lat stały się znaną nam dziś ośmiornicą, mątwą lub kalmarem.
Zdaniem badaczy, eksplozja kambryjska zbiega się z przybyciem na Ziemię z kosmosu materiału genetycznego w postaci np. retrowirusów, który zmienił niektóre stworzenia. We wspomnianym studium znajdujemy sugestie, że przenoszenie życia w przestrzeni kosmicznej miało miejsce prawdopodobnie na większą skalę i nie dotyczyło jedynie retrowirusów. Zdaniem naukowców, do ziemskich oceanów wpadały całe gotowe zestawy zamrożonego materiału genetycznego.
"Życie mogło zostać zasiane na Ziemi przez komety, gdy tylko warunki na Ziemi pozwoliły na jego rozkwit (około lub tuż przed 4,1 mld lat temu)", czytamy w raporcie z badań. "Organizmy żywe, bakterie zdolne do przetrwania w przestrzeni kosmicznej i odporne na działanie zmiennych ziemskich czynników atmosferycznych, wirusy, bardziej złożone komórki eukariotyczne, zapłodnione komórki jajowe i nasiona były od tego czasu nieprzerwanie dostarczane na Ziemię, stając się ważnym motorem ewolucji, co zaowocowało znaczną różnorodnością genetyczną". Można by to nazwać panspermią wielokrotną.
Z badań tych wynika więc zarówno to, że głowonogi są "obce" jak też, że wcale nie. Skoro prapraprzodkowie wszystkich ziemskich gatunków mieli przybyć wcześniej lub później z zewnątrz, to genetyczna linia rodowa ośmiornic, która zawitała do nas nieco później, to nic innego tylko późni Ziemianie. Jeśli występujące u nas mikroorganizmy są w stanie żyć na Marsie lub pod lodami Europy, to być może bardzo podobne do nich formy tam właśnie znajdziemy. Mogą się nieco różnić od ziemskich, ale niewykluczone, że mniej niż podziemne formy życia na naszej planecie od tych naziemnych.
Zapewne Czytelnik zauważył już, że rozróżnienie pomiędzy organizmami ziemskimi a pozaziemskimi zaczyna w tym wszystkim tracić na znaczeniu.
Reportaż o teorii panspermii:
