|
|
|
Ήρθε η ζωή από ένας άλλο κόσμο;
|
1o, 2ο,Το πρόβλημα της ακτινοβολίας Εντούτοις, για να εμφανιστεί η πανσπερμία, οι μικροοργανισμοί πρέπει να επιζήσουν όχι μόνο κατά την εκτίναξη τους από τον πρώτο πλανήτη και την είσοδο τους στην ατμόσφαιρα του δεύτερου αλλά και στο ίδιο το διαπλανητικό ταξίδι τους. Οι μετεωρίτες που κουβαλούν τη ζωή και τα σωματίδια της σκόνης εκτίθενται στο κενό του διαστήματος, στις ακραίες θερμοκρασίες αλλά και σε αρκετές διαφορετικών ειδών ακτινοβολίες. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η υπεριώδης ακτινοβολία (UV) του ήλιου που έχει υψηλή ενέργεια, που μπορεί να σπάζει τους δεσμούς των ατόμων του άνθρακα, που διατηρούν τη συνοχή των οργανικών μορίων. Όμως, είναι πολύ εύκολο να προστατευτεί έναντι της UV, γιατί αρκούν μερικά χιλιοστά αδιαφανούς υλικού - για παράδειγμα αν είναι μέσα σε ένα βράχο - για να προστατεύσουν τα βακτηρίδια. Πράγματι, μια ευρωπαϊκή μελέτη που χρησιμοποιεί στοιχεία του δορυφόρου της NASA (Long Duration Exposure Facility ή LDEF), που πέταξε με τη βοήθεια ενός διαστημικού λεωφορείου το 1984 και που επέστρεψε από την τροχιά του πάλι με ένα διαστημικό λεωφορείο έξι χρόνια αργότερα, έδειξε ότι μια λεπτή κάλυψη αργιλίου αρκούσε για να προστατέψει επαρκώς από την UV ακτινοβολία τα σπόρια των βακτηρίων Bacillus subtilis. Τα σπόρια αυτά προστατεύθηκαν από το αργίλιο και κατά την έκθεση τους στο κενό και τη θερμοκρασία του διαστήματος, το 80% μάλιστα παρέμειναν εν ζωή -- στο τέλος του διαστημικού πειράματος οι ερευνητές καλλιέργησαν τα ενεργά βακτηριακά κύτταρα. Όσον αφορά τα σπόρια που δεν καλύφθηκαν από το αργίλιο και επομένως ήταν άμεσα εκτεθειμένα στην ηλιακή υπεριώδη ακτινοβολία, τα πιο πολλά καταστράφηκαν, αλλά όχι και όλα. Περίπου το ένα σε 10.000 μη προστατευμένα σπόρια έμειναν βιώσιμα, και η παρουσία ουσιών όπως η γλυκόζη και άλατα αύξησε τα ποσοστά της επιβίωσής τους. Ακόμη και μέσα σε ένα αντικείμενο τόσο μικρό, όπως είναι ένα μόριο σκόνης, η ηλιακή ακτινοβολία UV δεν θα έκανε απαραιτήτως αποστειρωμένη μια ολόκληρη μικροβιακή αποικία. Και εάν η αποικία ήταν μέσα σε ένα τόσο μεγάλο αντικείμενο, όσο ένα χαλίκι, η προστασία από την UV αυξανόταν αισθητά. Πληροφοριακή καθώς ήταν η παραπάνω μελέτη του LDEF πραγματοποιήθηκε σε χαμηλή γήινη τροχιά, μέσα στο προστατευτικό μαγνητικό πεδίο του πλανήτη μας. Κατά συνέπεια, αυτή η έρευνα δεν θα μπορούσε να μας πει κάτι για τα αποτελέσματα της δράσης των διαπλανητικών φορτισμένων σωματιδίων, τα οποία δεν μπορούν να διαπεράσουν τη γήινη μαγνητόσφαιρα. Κατά διαστήματα, ο ήλιος παράγει εκρήξεις ενεργητικών ιόντων και ηλεκτρονίων. Επιπλέον, ένα σημαντικό συστατικό της γαλαξιακής κοσμικής ακτινοβολίας, που βομβαρδίζει συνεχώς το ηλιακό σύστημά μας, είναι τα φορτισμένα σωματίδια. Η δε προστασία των ζωντανών οργανισμών από τα φορτισμένα σωματίδια, καθώς επίσης και από την υψηλής ενέργειας ακτινοβολία, όπως είναι οι ακτίνες γάμμα, είναι πιο δύσκολη από το προστατευτικό κάλυμμα ενάντια στην υπεριώδη ακτινοβολία. Ένα στρώμα βράχου πάχους μόλις μερικά μικρών του μέτρου μπλοκάρει την UV ακτινοβολία, αλλά η πρόσθεση περισσότερων προστατευτικών καλυμμάτων αυξάνει στην πράξη τη δόση άλλων τύπων ακτινοβολίας. Ο λόγος γι αυτό είναι ότι τα φορτισμένα σωματίδια και τα υψηλής ενέργειας φωτόνια αλληλεπιδρούν με το βραχώδες προστατευτικό υλικό που παίζει το ρόλο του καλύμματος, παράγοντας έτσι έναν πίδακα δευτερογενούς ακτινοβολίας μέσα στο μετεωρίτη. Αυτοί οι πίδακες θα μπορούσαν να φθάσουν οποιαδήποτε μικρόβια μέσα στο βράχο, εκτός κι αν ήταν πολύ μεγάλος διαμέτρου, περίπου, δύο μέτρα ή και περισσότερο. Όπως έχουμε σημειώσει πιο πάνω, εν τούτοις, οι μεγάλοι βράχοι κάνουν πολύ σπάνια γρήγορα διαπλανητικά ταξίδια. Συνεπώς, εκτός από την προστασία από την UV ακτινοβολία, αυτό που παίζει ρόλο εν τέλει είναι πόσο ανθεκτικό είναι ένα μικρόβιο σε όλα τα συστατικά της διαστημικής ακτινοβολίας και πόσο γρήγορα κινείται ο μεταφορέας της ζωής μετεωρίτης από πλανήτη σε πλανήτη. Όσο πιο σύντομο είναι το ταξίδι, τόσο χαμηλότερη είναι η συνολική δόση ακτινοβολίας και ως εκ τούτου τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα της επιβίωσης. Στην πραγματικότητα, ο Bacillus subtilis είναι αρκετά ανθεκτικός από την άποψη της αντίστασης του στην ακτινοβολία. Ακόμα περισσότερο σκληραγωγημένος είναι ο Deinococcus radiodurans, ένα βακτηριακό είδος που ανακαλύφθηκε κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του '50 από τον γεωπόνο Arthur W. Anderson. Αυτός ο οργανισμός επιζεί των δόσεων της ακτινοβολίας που δίνεται για να αποστειρώσουν τα τρόφιμα και αναπτύσσεται ακόμη και μέσα στους πυρηνικούς αντιδραστήρες. Οι ίδιοι κυτταρικοί μηχανισμοί που βοηθούν την επιδιόρθωση του DNA στο Deinococcus radiodurans, χτίζουν πρόσθετα παχιά κυτταρικά τοιχώματα και ενώ προστατεύονται από την ακτινοβολία μετριάζουν επίσης και τη ζημιά από την αφυδάτωση. Θεωρητικά, εάν οργανισμοί με τέτοιες ικανότητες ενσωματώθηκαν μέσα στο υλικό που ήρθε από τον Άρη, σαν τους νακλίτες και το ALH84001, που έγινε χωρίς υπερβολική θέρμανση, τότε κάποιο μέρος των οργανισμών θα ήταν ακόμα βιώσιμο μετά από πολλά χρόνια, ίσως αρκετές δεκαετίες, μέσα στο διαπλανητικό διάστημα. Αλλά δεν έχει εξεταστεί ποτέ η πραγματική μακροπρόθεσμη επιβίωση ενεργών οργανισμών, σπορίων ή σύνθετων οργανικών μορίων πέρα από τη γήινη μαγνητόσφαιρα. Τέτοια πειράματα, που θα έβαζαν βιολογικά υλικά μέσα σε σώματα, που θα μιμούνται τους μετεωρίτες, και θα τα εξέθεταν στο περιβάλλον του διαπλανητικού διαστήματος, θα μπορούσαν να πραγματοποιηθούν στην επιφάνεια του φεγγαριού. Στην πραγματικότητα, βιολογικά δείγματα μεταφέρθηκαν με τις σεληνιακές αποστολές του Απόλλωνα ως τμήμα μιας πρώιμης μελέτης της ακτινοβολίας. Η πιο μακροχρόνια αποστολή του Απόλλωνα στη Σελήνη, εν τούτοις, κράτησε λιγότερο από 12 ημέρες, και τα δείγματα κρατήθηκαν μέσα στο διαστημικό σκάφος του Απόλλωνα και έτσι δεν εκτέθηκαν στο πλήρες περιβάλλον της διαστημικός-ακτινοβολίας. Στο μέλλον, επιστήμονες θα μπορούσαν να τοποθετήσουν πειραματικές συσκευασίες στη σεληνιακή επιφάνεια ή σε διαπλανητικές τροχιές για αρκετά χρόνια πριν επιστρέψουν στη Γη για την εργαστηριακή ανάλυση τους. Οι ερευνητές εξετάζουν αυτήν την περίοδο αυτές τις εφαρμογές. Εν τω μεταξύ μια μακροπρόθεσμη μελέτη γνωστή ως Πείραμα Περιβάλλοντος Αρειανής Ακτινοβολίας (MARIE) είναι εν εξελίξει. Προωθημένα από τη NASA το 2001 ως τμήμα του διαστημοπλοίου Mars Odyssey Orbiter, τα όργανα του MARIE μετρούν τις δόσεις των γαλαξιακών κοσμικών ακτίνων και των ενεργητικών ηλιακών σωματιδίων, καθώς το διαστημικό σκάφος περιφέρεται γύρω από τον κόκκινο πλανήτη. Αν και το MARIE δεν περιλαμβάνει κανένα βιολογικό υλικό, οι αισθητήρες του σχεδιάζονται να εστιαστούν στην περιοχή της διαστημικής ακτινοβολίας, που είναι η επιβλαβέστερη στο DNA. Μελλοντικές μελέτες Όπως έχουμε παρουσιάσει, η πανσπερμία είναι εύλογα θεωρητική. Αλλά επιπλέον, κάποιες σημαντικές πτυχές της υπόθεσης την έχουν φέρει από την αληθοφάνεια στην ποσοτική επιστήμη. Τα στοιχεία των μετεωριτών δείχνουν ότι κάποιο υλικό έχει μεταφερθεί μεταξύ των πλανητών καθόλη την ιστορία του ηλιακού συστήματος και ότι αυτή η διαδικασία εμφανίζεται ακόμα με ένα σταθερό ρυθμό. Επιπλέον, οι εργαστηριακές μελέτες έχουν δείξει ότι ένα αρκετά μεγάλο μέρος των μικροοργανισμών μέσα σε ένα κομμάτι πλανητικού υλικού, το οποίο εκτινάχθηκε από έναν πλανήτη στο μέγεθος του Άρη, θα μπορούσε να επιζήσει στην φάση της εκτίναξης του υλικού στο διάστημα και της εισόδου του μέσα στη γήινη ατμόσφαιρα. Αλλά άλλα τμήματα της υπόθεσης της πανσπερμίας είναι πιο δύσκολο να αποδειχθούν. Οι ερευνητές χρειάζονται περισσότερα στοιχεία για να καθορίσουν εάν οι ανθεκτικοί οργανισμοί στην ακτινοβολία, όπως ο Bacillus subtilis ή ο D. radiodurans θα μπορούσαν να ζήσουν κατά τη διάρκεια ενός διαπλανητικού ταξιδιού. Και ούτε αυτή η έρευνα δεν θα αποκάλυπτε το τι πραγματικά συνέβη στην περίπτωση της γήινης βιόσφαιρας, επειδή οι μελέτες περιλαμβάνουν τις σημερινές επίγειες μορφές ζωής. Οι οργανισμοί που ζούσαν δισεκατομμύρια έτη πριν θα μπορούσαν να περνούν πολύ χειρότερα ή πολύ καλύτερα. Επιπλέον, οι επιστήμονες δεν μπορούν να μιλήσουν για την πιθανότητα η ζωή να υπάρχει ή να υπήρξε κάποτε στους πλανήτες εκτός από τη Γη. Οι ερευνητές απλά δεν ξέρουν αρκετά για την προέλευση οποιουδήποτε συστήματος της ζωής, συμπεριλαμβανομένης και αυτού της Γης, για να βγάλουν στέρεα συμπεράσματα για την πιθανότητα της αβιογέννησης να εμφανίζεται σε κάποιον ιδιαίτερο κόσμο. Λαμβάνοντας υπόψη τα κατάλληλα συστατικά και τους όρους, ίσως η ζωή να χρειάζεται εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια για να ξεκινήσει. Ή ίσως πέντε λεπτά να είναι αρκετά. Αυτό που μπορούμε να πούμε με κάθε βεβαιότητα είναι ότι μέχρι 2,7 δισεκατομμύρια έτη πριν, ή ίσως αρκετά εκατομμύρια χρόνια νωρίτερα, οι μορφές της ζωής αναπτύσσονταν πάνω στη Γη. Επειδή δεν είναι δυνατό αυτή τη στιγμή να μιλήσουμε με ακρίβεια για όλα τα βήματα του σεναρίου της πανσπερμίας, οι ερευνητές δεν μπορούν να υπολογίσουν πόσο βιολογικό υλικό ή πόσα ζωντανά κύτταρα έφθασαν πιθανότατα στη γήινη επιφάνεια σε μια δεδομένη περίοδο. Επιπλέον, η μεταφορά των βιώσιμων οργανισμών δεν υπονοεί αυτόματα και την επιτυχή σπορά του πλανήτη που τους παραλαμβάνει, ιδιαίτερα εάν ο πλανήτης αυτός έχει ήδη ζωή. Εάν, παραδείγματος χάριν, τα αρειανά μικρόβια έφθασαν στη Γη αφότου προέκυψε, ανεξάρτητα, η ζωή στον πλανήτη μας, οι εξωγήινοι οργανισμοί μπορεί να μην ήταν σε θέση να αντικαταστήσουν ή να συνυπάρξουν με τα γήινα δημιουργημένα είδη. Είναι επίσης κατανοητό ότι μπορεί η αρειανή ζωή βρήκε μια κατάλληλη θέση στη Γη, αλλά ότι οι επιστήμονες απλά δεν την έχουν προσδιορίσει ακόμα. Οι ερευνητές έχουν απογράψει λιγότερα από μερικά τοις εκατό του συνολικού αριθμού των βακτηριακών ειδών σε αυτόν τον πλανήτη. Κάποιες ομάδες οργανισμών, που να είναι γενετικά ανεξάρτητες από τη γνωστή ζωή στη Γη, μπορεί να υπάρχουν χωρίς να έχουν αναγνωριστεί ακόμα και να είναι κάτω από τη μύτη μας. Τελικά, οι επιστήμονες μπορούν να μην είναι σε θέση να ξέρουν εάν και μέχρι ποιο σημείο έχει εμφανιστεί η πανσπερμία έως ότου ανακαλυφθεί κάποια μορφή ζωής σε ένα άλλο πλανήτη ή φεγγάρι. Παραδείγματος χάριν, εάν οι μελλοντικές διαστημικές αποστολές βρουν ζωή στον κόκκινο πλανήτη και αναφέρουν ότι η Αρειανή βιοχημεία είναι πολύ διαφορετική από τη δική μας, τότε οι ερευνητές θα ήξεραν αμέσως ότι η ζωή στη Γη δεν προήλθε από τον Άρη. Εντούτοις, εάν οι βιοχημικές διεργασίες ήταν παρόμοιες τότε οι επιστήμονες θα αρχίσουν να αναρωτιούνται εάν οι δύο βιόσφαιρες είχαν ίσως μια κοινή προέλευση. Υποθέτοντας ότι οι αρειανές μορφές της ζωής χρησιμοποίησαν το DNA για να αποθηκεύσουν τις γενετικές πληροφορίες, οι ερευνητές θα μπορούσαν να μελετήσουν τις ακολουθίες των νουκλεοτιδίων για να θέσουν την ερώτηση. Εάν οι αρειανές ακολουθίες του DNA δεν ακολούθησαν τον ίδιο γενετικό κώδικα που χρησιμοποιήθηκε από τα ζωντανά κύτταρα στη Γη για να κάνουν τις πρωτεΐνες, τότε οι ερευνητές θα κατέληγαν στο συμπέρασμα ότι η θεωρία της πανσπερμίας ανάμεσα στον Άρη και στη Γη είναι αμφισβητήσιμη. Όμως πολλά άλλα σενάρια είναι πιθανά. Οι ερευνητές μπορεί να διαπιστώσουν ότι η αρειανή ζωή χρησιμοποιεί το RNA ή το κάτι άλλο για να καθοδηγήσει εξ ολοκλήρου την αντιγραφή της. Και μάλιστα, έως ότου ανακαλυφθούν οργανισμοί στη Γη που μπορούν να εμπίπτουν σε αυτήν την κατηγορία επίσης, τότε και τα εξωτικά επίγεια πλάσματα μπορεί να αποδειχθεί ότι σχετίζονται με τις αρειανές μορφές της ζωής! Εάν η επίγεια ζωή προέκυψε στη Γη ή μέσω της βιολογικής σποράς από το διάστημα ή ως αποτέλεσμα κάποιου ενδιάμεσου σεναρίου, η απάντηση θα ήταν σημαντική. Η επιβεβαίωση της θεωρίας της πανσπερμίας ανάμεσα στον Άρη και στη Γη θα έδειχνε ότι η ζωή, μόλις αρχίσει, θα μπορούσε εύκολα να διαδοθεί μέσα σε ένα αστρικό σύστημα. Εάν, αφ' ετέρου, οι ερευνητές βρουν αποδεικτικά στοιχεία των αρειανών οργανισμών, που προέκυψαν ανεξάρτητα από την επίγεια ζωή, αυτό θα έδειχνε ότι η αβιογέννηση μπορεί να εμφανιστεί με ευκολία σε όλο τον κόσμο. Και το περισσότερο, οι βιολόγοι θα ήταν σε θέση να συγκρίνουν τους γήινους οργανισμούς με τις αλλοδαπές μορφές ζωής και να αναπτύξουν έναν γενικότερο ορισμό της ζωής. Θα αρχίζαμε τελικά να καταλαβαίνουμε τους νόμους της βιολογίας, τον τρόπο που καταλαβαίνουμε τους νόμους της χημείας και της φυσικής -- ως θεμελιώδεις ιδιότητες της φύσης. 1o, 2ο,Συγγραφείς David Warmflash και Benjamin Weiss |