Ενδείξεις για βακτήρια σε μετεωρίτη από τον Αρη

Από σελίδα του SpaceDaily και της NASA 12 Δεκεμβρίου 2000

Ερευνητές που μελέτησαν μετεωρίτη που πιστεύεται ότι προέρχεται από τον Αρη, ανακάλυψαν σε αυτόν κρυστάλλους μαγνητίτη (που ονομάζονται και μαγνητοαπολιθώματα) και οι οποίοι είναι προϊόντα βιολογικών διεργασιών κάποιων βακτηρίων που ονομάζονται μαγνητοτακικά. Οι κρύσταλλοι ήταν τοποθετημένοι μέσα σε ανθρακικά άλατα, στον μετεωρίτη ηλικίας 4.5 δισεκατομμυρίων ετών που βρέθηκε στην Ανταρκτική το 1984. Παλαιές έρευνες έχουν επιβεβαιώσει πως τα ανθρακικά άλατα είχαν σχηματισθεί στον Αρη, επιβεβαιώνοντας έτσι πως οι κρύσταλλοι του μαγνητίτη επίσης πρέπει να σχηματίσθηκαν στον κόκκινο πλανήτη.
Η εικόνα είναι από τον Αρειανό μετεωρίτη ALH84001

Τα ίχνη που βρέθηκαν στο μετεωρίτη αφορούν σε κρυστάλλους του υλικού μαγνητίτη, που θεωρούνται είδος μαγνητικού απολιθώματος. Το είδος του μαγνητίτη που εντοπίστηκε προέρχεται μάλιστα μόνο από μία βιολογική διαδικασία που λαμβάνει χώρα στα λεγόμενα μαγνητοτακτικά βακτήρια. Αυτά τα βακτήρια συναντώνται και στη Γη τόσο σε αλμυρό όσο και σε γλυκό νερό.

Στο Πανεπιστήμιο της Iowa καθηγητής που είναι μέλος μιας ερευνητικής ομάδας ισχυρίζεται πως βρήκαν αποδείξεις πως κάποτε στον Αρη υπήρχε ζωή σε αρχικά στάδια.   Οι ερευνητές που ανακάλυψαν τα ίχνη βακτηρίων στο μετεωρίτη λένε ότι αφορούν κρυστάλλους του υλικού μαγνητίτη, που θεωρούνται είδος μαγνητικού απολιθώματος. Το είδος του μαγνητίτη που εντοπίστηκε προέρχεται μάλιστα μόνο από μία μοναδική βιολογική διαδικασία που λαμβάνει χώρα στα λεγόμενα μαγνητοτακτικά (magnetotactic) βακτήρια.

Μια μορφή σαν σκουλήκι, που βρέθηκε το 1996, στον μετεωρίτη ALH84001.

Ο Dennis Bazylinski, καθηγητής της μικροβιολογίας, ήταν ένας από τους εννέα ερευνητές που συμμετείχαν στν τετραετή έρευνα, που χρηματοδοτήθηκε από το Astrobiology Institute της NASA.

Οι επιστήμονες έθεσαν επιπλέον το ερώτημα αν τα βακτήρια που παράγουν τους μαγνητίτες θα μπορούσαν να επιβιώσουν στον κόκκινο πλανήτη, και πιστεύουν ότι ορισμένα χαρακτηριστικά στοιχεία του μεταβολισμού τους θα μπορούσαν πράγματι να τους το επιτρέψουν.

"Το να βρείς αυτού του τύπου τους μαγνητικούς κρυστάλλους σε ένα οποιοδήποτε υλικό από ένα άλλο πλανήτη είναι ένα καταπληκτικό και σπουδαίο εύρημα," είπε ο Bazylinski. Σημειωτέον πως αυτός καθοδηγεί ένα από τα λίγα εργαστήρια που είναι ικανά να καλιεργήσουν αυτά τα βακτήρια, που είναι συνηθισμένα σε πολλά περιβάλλοντα γλυκού και θαλάσσιου νερού πάνω στη Γη.

Η μαγνητική ένωση, αποκαλούμενη μαγνητίτης ή Fe3O4, είναι αρκετά κοινή στον πλανήτη μας. Είναι παρούσα παραδείγματος χάριν, στις οικιακές τηλεοπτικές και ακουστικές ταινίες. Οι κρύσταλλοι μαγνητίτη που παράγονται από τα μαγνητοτατικά βακτήρια είναι χημικώς καθαρά,  δεν έχουν ελαττώματα και έχουν ένα διακριτικό σχήμα και μέγεθος. Οι ιδιότητες τους είναι τόσο ασυνήθιστες που αυτές έχουν συναντηθεί μόνο σε αυτό το είδος των μαγνητικών κρυστάλλων  που παράγονται μέσω βιολογικών διαδικασιών από οργανισμούς.

Οι ερευνητές ανακάλυψαν πως περίπου το ένα τέταρτο των μαγνητιτών στον μετεωρίτη είναι εντελώς όμοιοι με τους μαγνητίτες που παράγονται από τα βακτήρια που καλλούνται MV-1, και τα οποία έχουν απομονοθεί και μελετηθεί εκτεταμένα απο τον Bazylinski.

"Δεν υπάρχουν σύγχρονα γνωστά χημικά μέσα για να παράγουν αυτούς τους μαγνητικούς κρυστάλλους με την μοναδική τους μορφολογία," δήλωσε ο Bazylinski. "Το σημαντικό στην αστροβιολογία και γεωβιολογία είναι πως πολλοί επιστήμονες έχουν ψάξει για 'σημεία' ζωής, που είναι, χημικές, ισοτοπικές, και/ή ορυκτολογικές ενδείξεις ότι εμφανίστηκε ζωή , είτε σε ακραίες περιοχές ή σε αρχαία υλικά πάνω στη Γη και, φυσικά, τώρα σε εξωγήϊνα υλικά. Η ανάγκη για σημεία ζωής είναι πασιφανής και αυτοί οι μαγνητικοί κρύσταλλοι μπορούν να αποδειχθούν πως είναι εξαιρετικά σημεία ζωής."

Επειδή η ομάδα άρχισε την έρευνα το 1996, παρατηρήσεις από τον Mars Global Surveyor έχουν δείξει πως ο Αρης είχε ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο στον ίδιο χρόνο που σχηματίσθηκαν τα ανθρακικά άλατα που  περιέχουν τους μοναδικούς μαγνητίτες.

"Τώρα προσπαθούμε να απαντήσουμε στην ερώτηση αν τα βακτήρια αυτά θα μπορούσαν να ζήσουν στον Αρη," είπε ο Bazylinski. "Και εμείς έχουμε βρεί ορισμένες σίγουρες όψεις του μεταβολισμού τους που δηλώνουν πως αυτά μπορεί να είναι ικανά να ζήσουν εκεί."

Το περιοδικό Science πρόσφατα δημοσίευσε έρευνα που έδειχνε μαρτυρίες για εκτενείς ιζηματογενείς στρώσεις στον Αρη, που οι ερευνητές ερμηνεύουν πως είναι το προϊόν πολλών λιμνών. Επειδή αυτές οι λίμνες μπορεί να έχουν παράσχει μια στέγη για τα μαγνητοτακτικά βακτήρια, αυτό το εύρημα ενισχύει την πιθανότητα πως τα βακτήρια μπορεί να προέρχονται από τον Αρη, δήλωσε ο Bazylinski.

Ο μετεωρίτης του Allan Hills από τον Αρη περιέχει μικροσκοπικά μαγνητικά κρύσταλλα που στον πλανήτη μας γίνονται μόνο από τα βακτηρίδια. Δεξιά μια εικόνα του μαγνητικού κρυστάλλου από τον μετεωρίτη τραβηγμένη με ηλεκτρονικό μικρσκόπιο

Οι επιστήμονες θεωρούν ότι αυτά οι κρύσταλλοι του μαγνήτη  ταξίδεψαν από τον Άρη μέσω του μετεωρίτη, παρά παρήχθησαν στη Γη από τα βακτηρίδια που μόλυναν το μετεωρίτη αφότου έφθασε στην Ανταρκτική. "Αυτή ήταν μια πραγματική ανησυχία, εάν τα κρύσταλλα θα   μπορούσαν να είναι επίγεια μολυσμένα," είπε ο Gibson. Αλλά διάφορα γεγονότα υποστηρίζουν μια Αρειανή προέλευση, συμπεριλαμβανομένης της βαθιάς ενσωμάτωσης των κρυστάλλων στο υλικό του ανθρακικού άλατος του μετεωρίτη και την προτίμηση των μαγνητακικών βακτηριδίων για τα περιβάλλοντα χαμηλού-οξυγόνου, που καθιστούν απίθανο ότι τέτοια βακτηρίδια θα μπορούσαν να ζούσαν σε περιοχές όπου ο μετεωρίτης βρέθηκε.

"Σε εκείνο το σημείο, ακριβώς ξέραμε ότι υπήρξαν μικροσκοπικά μαγνητικά κρύσταλλα που γίνονται από τα βακτηρίδια, και στην αρχή δεν ξέραμε πολύ για αυτά, αλλά τώρα έχουμε μελετήσει (τους κρυστάλλους) λεπτομερώς, και ο καθένας γνωρίζει πως αυτοί που γίνονται από τα βακτηρίδια έχουν τις ίδιες ιδιότητες (με εκείνους από το μετεωρίτη)", είπε ο Gibson.

Τα μαγνητικά κρύσταλλα που γίνονται με τα βακτηρίδια είναι χημικώς καθαρά και απαλλαγμένα από τις ατέλειες στην κρυστάλλινη δομή. Είναι ελαφρώς επιμηκυμένα κατά μήκος ενός ιδιαίτερου κρυστάλλινου άξονα, και κυμαίνονται στο μέγεθος από 35 έως 120 nanometers (ένα nanometer είναι ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου). Παρουσιάζουν επίσης ένα ιδιαίτερο σχέδιο όπως των πολύτιμων λίθων -- όπως ένα διαμάντι. Αυτές οι ιδιότητες είναι τόσο ασυνήθιστες που έχουν φανεί μόνο σε μαγνητικούς κρυστάλλους παραχθέντες με τις βιολογικές διαδικασίες.

Οι ερευνητές επίσης ανακάλυψαν ότι το ένα τέταρτο των κρυστάλλων στο μετεωρίτη έχουν αυτές τις ακριβείς ιδιότητες. Τα άλλα τρία-τέταρτα των κρυστάλλων υποτίθεται ότι είχαν διαμορφωθεί γεωλογικά, λένε οι ερευνητές. Τα βακτηρίδια είναι σε θέση να κάνουν τέτοια ακριβή κρύσταλλα επειδή ελέγχουν την κατασκευή του κρυστάλλου σε ατομικό επίπεδο. Αυτά τα κρύσταλλα ενεργούν ως πυξίδα, ευθυγραμμίζοντας το βακτηρίδιο με το γήινο μαγνητικό πεδίο.

"Οι μαγνητίτες Fe3O4 είναι άτομα που μεγαλώνουν ένα-ένα μέσα στα βακτηρίδια. Τα βακτηρίδια διαμορφώνουν μια μικρή μεμβράνη γύρω από το κρύσταλλο που ελέγχει την αύξηση του μαγνητίτη, και έπειτα αντλούν τα άτομα σιδήρου σε εκείνη την μεμβράνη και διαμορφώνουν αυτά τα κρύσταλλα (που αποτελούνται από τα άτομα σιδήρου και οξυγόνου). Με προσεκτικό τρόπο ελέγχουν τα βακτηρίδια την αύξηση του κρυστάλλου με τη μεμβράνη,  και ενώ  επιτρέπουν αυτά να αυξηθούν σε μιά κατεύθυνση, τα εμποδίζουν από την ανάπτυξη τους σε μια άλλη", είπε ο Gibson.

Η κατεύθυνση στην οποία τα βακτηρίδια επιμηκήνουν τα κρύσταλλα μεγιστοποιούν τη μαγνητική δύναμη των μαγνητιτών. Τα βακτηρίδια, που είναι συνήθως από το γένος Magnetospirillum, κατόπιν παρατάσσουν αρκετά από αυτά τα κρύσταλλα για να ενεργήσουν συλλογικά ως ένας ευθύγραμμος μαγνήτης, ο οποίος επιτρέπει στα βακτηρίδια έτσι να ευθυγραμμιστούν με το γήινο μαγνητικό πεδίο.

Γιατί όμως ένα βακτηρίδιο θα ήθελε να παρατάχθεί με το μαγνητικό πεδίο του πλανήτη μας; Βγαίνει το συμπέρασμα ότι μια τέτοια συμπεριφορά μπορεί να βοηθήσει ένα υδάτινο μικρόβιο να βρεί το νερό με το σωστό μίγμα του οξυγόνου. Γενικά, οι διαφορετικές συγκεντρώσεις του οξυγόνου σε ένα κομμάτι ύδατος διευθετούνται σε οριζόντια στρώματα, όπως τα πατώματα ενός κτηρίου. Οι γραμμές των γήινων μαγνητικών πεδίων, εκτός από να δείχνουν προς τον πόλο, κάνουν επίσης μια κάθετη γωνία με το έδαφος. Αυτές οι γραμμές παρέχουν κάποιο κεκλιμένο επίπεδο που βοηθάει τα βακτηρίδια να ψάχνουν για "πατώματα", περισσότερο χρήσιμα από το να μην έχουν καμιά βοήθεια.

Διαφωνίες ως προς τα συμπεράσματα

Το 1996 είχε κάνει το γύρο του κόσμου η είδηση ότι βρέθηκαν τα πρώτα εξωγήινα απολιθώματα στον μετεωρίτη με κωδικό αριθμό ALH 84001 και αυτό ίσως είναι απόδειξη ότι υπήρχε (ή υπάρχει) ζωή στον Αρη. Η παγκόσμια επιστημονική κοινότητα τήρησε επιφυλακτική στάση, και μετά από έρευνες ανακοινώθηκε ότι ο μετεωρίτης δεν περιείχε τίποτα αξιοπερίεργο. Αν και κάποιοι επιστήμονες επέμεναν ότι είναι πολύ νωρίς για να αποφασιστεί αν έχουμε στα χέρια μας την πρώτη απόδειξη για εξωγήινη μορφή ζωής, το μεγαλύτερο μέρος των ερευνητών και του κοινού είχαν απορρίψει την υπόθεση.

Τώρα, κάποιοι ερευνητές από τα εργαστήρια της Lockheed-Martin ανακοίνωσαν ότι ίσως τα αποτελέσματα των πρώτων ερευνών ήταν βιαστικά και ότι μετά την έρευνά τους, είναι σχεδόν σίγουροι ότι είδαν στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο ίχνη από εξωγήινη ζωή. Συγκεκριμένα, η έρευνα επικεντρώθηκε σε κάποια δείγματα κρυστάλλου μαγνητίτη που περιέχονταν στο εσωτερικό του μετεωρίτη. Οι μικροσκοπικοί αυτοί κρύσταλλοι είναι ίδιοι με κάποιους που υπάρχουν στη Γη και δημιουργούνται από βακτηρίδια. Αν στον Αρη υπάρχει ζωή, αυτή θα έχει βασικά βακτηριακή μορφή, συνεπώς τα προϊόντα της θα μοιάζουν με τα γήινα. ''Αν πάρεις ένα κρύσταλλο από τον αρειανό βράχο και έναν που έχει παραχθεί από γήινα βακτηρίδια, θα δεις ότι είναι αδύνατο να τους ξεχωρίσεις'', δήλωσε η Thomas Keptra από τα εργαστήρια της Lockheed. ''Επρεπε να προσέξω πολύ να μην αναμιχθούν τα δείγματα, γιατί θα ήταν αδύνατο να ξεχωρίσω από ποια πηγή έχει προέλθει το καθένα'' πρόσθεσε η Thomas.

Ο αντίλογος φυσικά εξακολουθεί να υφίσταται, όμως οι ερευνητές της Lockheed πιστεύουν ότι αυτό οφείλεται περισσότερο στο συντηρητισμό της επιστημονικής κοινότητας παρά στα ίδια τα στοιχεία. Δηλώνουν δε βέβαιοι ότι, όσο πιο λεπτομερής θα γίνεται η έρευνα, τόσο περισσότεροι επιστήμονες θα πείθονται ότι οι σχηματισμοί που βλέπουν στα μικροσκόπιά τους, είναι απολιθώματα εξωγήινης ζωής.