Ήρθε η ζωή από έναν άλλο κόσμο;

στις

Οι περισσότεροι επιστήμονες εδώ και καιρό έχουν κάνει την υπόθεση ότι η ζωή πάνω στη Γη είναι ένα φαινόμενο που έχει γεννηθεί στην ίδια τη Γη. Σύμφωνα με τη συμβατική υπόθεση, τα πρώτα ζωντανά κύτταρα προέκυψαν ως αποτέλεσμα της χημικής εξέλιξης στον πλανήτη μας πριν δισεκατομμύρια χρόνια με μια διαδικασία που ονομάζεται αβιογέννηση. Η εναλλακτική δυνατότητα που υπάρχει — ότι τα ζωντανά κύτταρα ή οι πρόδρομοί τους έφθασαν από το διάστημα — θεωρείται από πολλούς ανθρώπους ως επιστημονική φαντασία. Εντούτοις, οι εξελίξεις κατά τη διάρκεια της προηγούμενης δεκαετίας, έδωσαν αξιοπιστία στην ιδέα ότι η γήινη βιόσφαιρα θα μπορούσε να έχει προκύψει από έναν εξωγήινο ‘σπόρο’.

life-from-outer-space

Οι πλανητικοί επιστήμονες έχουν μάθει ότι στις αρχές του ηλιακού μας συστήματος αυτό θα μπορούσε να περιέχει πολλούς κόσμους με υγρό νερό, το βασικό συστατικό της ζωής όπως την ξέρουμε. Τα πρόσφατα στοιχεία από τα δύο εξερευνητικά ρόβερ της NASA πάνω στον Άρη  επιβεβαιώνουν τις προηγούμενες υποψίες ότι το νερό τουλάχιστον περιοδικά έρεε στον κόκκινο πλανήτη κατά το παρελθόν.

Δεν είναι αδικαιολόγητο λοιπόν να υποτεθεί ότι υπήρξε ζωή στον Άρη πολύ καιρό πριν και ίσως να συνεχίζεται εκεί και τώρα. Η ζωή μπορεί να είχε εξελιχθεί, επίσης, και στο τέταρτο σε μέγεθος φεγγάρι του Δία, την Ευρώπη, που δείχνει να έχει υγρό νερό κάτω από την παγωμένη επιφάνειά του. Ο μεγαλύτερος δε δορυφόρος του Κρόνου, ο Τιτάνας, είναι πλούσιος σε οργανικές ενώσεις αλλά λαμβάνοντας υπόψη τις ψυχρές θερμοκρασίες του φεγγαριού, θα ήταν ιδιαίτερη έκπληξη να βρούμε μορφές ζωής εκεί, αλλά δεν μπορούν και να αποκλειστούν. Η ζωή μπορεί να υπήρχε κάποτε για μικρό χρονικό διάστημα και στην άνυδρη Αφροδίτη. Η επιφάνεια της Αφροδίτης είναι πιθανώς πάρα πολύ καυτή ενώ η ατμοσφαιρική πίεση είναι πάρα πολλή μεγάλη για να είναι κατοικήσιμη, αλλά ο πλανήτης θα μπορούσε πιθανά να υποστηρίξει τη μικροβιακή ζωή αλλά σε μεγάλο ύψος στην ατμόσφαιρά του. Και, το πλέον πιθανό, οι συνθήκες της επιφάνειας στην Αφροδίτη δεν ήταν πάντα τόσο σκληρές. Η Αφροδίτη μπορεί να ήταν κάποτε παρόμοια με την πρόωρη Γη.

Επιπλέον, οι εκτάσεις του διαπλανητικού διαστήματος δεν είναι το απαγορευμένο εμπόδιο όπως φαινόταν κάποτε. Κατά τη διάρκεια των προηγούμενων 20 χρόνων οι επιστήμονες έχουν βρει ότι περισσότεροι από 30 μετεωρίτες, που βρέθηκαν στη Γη, προήλθαν από τον Αρειανό φλοιό, μια ανακάλυψη που βασίζεται στη σύνθεση των αερίων που παγιδεύτηκαν μέσα σε μερικούς από τους βράχους.

Εν τω μεταξύ οι βιολόγοι έχουν ανακαλύψει οργανισμούς αρκετά ανθεκτικούς που μπορούν να επιζήσουν τουλάχιστον για ένα σύντομο ταξίδι μέσα σε τέτοιους μετεωρίτες. Αν και κανένας δεν έχει προτείνει ότι αυτοί οι ιδιαίτερα σκληροί οργανισμοί έκαναν πραγματικά το ταξίδι αυτό, χρησιμεύουν ως μια απόδειξη της αρχής. Δεν είναι αδικαιολόγητο λοιπόν ότι η ζωή θα μπορούσε να έχει προκύψει στον Άρη και να έχει έρθει έπειτα στη Γη, ή το αντίστροφο. Οι ερευνητές τώρα με προσήλωση μελετούν τη μεταφορά των βιολογικών υλικών μεταξύ των πλανητών για να καταλάβουν καλύτερα για το εάν αυτό συνέβη ποτέ. Αυτή η προσπάθεια μπορεί να ρίξει φως σε μερικές από τις πιο δύσκολες ερωτήσεις της σύγχρονης επιστήμης: Πού και πώς δημιουργήθηκε η ζωή; Είναι πιθανές οι ριζικά διαφορετικές μορφές της ζωής; Και πόσο συνηθισμένη είναι η ζωή στον κόσμο;

amino-acids-life-outer-spaceΑπό τη φιλοσοφία στο εργαστήριο

Στους αρχαίους φιλοσόφους, η δημιουργία της ζωής από την ύλη φάνηκε τόσο μαγική, που ανήκε στη σφαίρα των Θεών, και γι αυτό μερικοί προτίμησαν την ιδέα ότι έτοιμες μορφές ζωής είχαν έρθει στη Γη από αλλού. Ο Αναξαγόρας, ένας έλληνας φιλόσοφος που έζησε πριν 2.500 χρόνια, πρότεινε μια υπόθεση που ονομάστηκε "πανσπερμία", η οποία προϋπέθετε ότι όλη η ζωή, και στην πράξη όλα τα πράγματα, προήλθαν από το συνδυασμό μικροσκοπικών σπόρων που εισχώρησαν στον κόσμο. Στην σύγχρονη  εποχή, διάφοροι κορυφαίοι επιστήμονες — συμπεριλαμβανομένων του βρετανού φυσικού Λόρδου Kelvin, του σουηδού χημικού Svante Arrhenius και του Francis Crick — που είναι ένας από αυτούς που ανακάλυψαν τη δομή του DNA — έχουν υποστηρίξει διάφορες μορφές της πανσπερμίας. Βέβαια, η ιδέα αυτή έχει λίγους αξιόπιστους υπερασπιστές, αλλά δεν πρέπει να παραβλεφθεί το γεγονός ότι η πανσπερμία είναι μια σοβαρή υπόθεση, ένα πιθανό φαινόμενο που δεν πρέπει να αγνοήσουμε κατά την εξέταση της διανομής και της εξέλιξης της ζωής στον Κόσμο και για το πως ξεκίνησε η ζωή πάνω στη γη.

Στη σύγχρονη μορφή της, η υπόθεση της πανσπερμίας εξετάζει με ποιο τρόπο μπορεί βιολογικό υλικό να έχει φθάσει στον πλανήτη μας, αλλά όχι το πως προήλθε η ζωή για πρώτη φορά. Οπουδήποτε και να ξεκίνησε, η ζωή έπρεπε να προκύψει από την ύλη. Η αβιογέννηση  κινήθηκε από τη σφαίρα της φιλοσοφίας προς αυτήν του πειραματισμού στη δεκαετία του ’50, όταν οι χημικοί Stanley L. Miller και Harold C. Urey – του πανεπιστημίου του Σικάγου – έδειξαν ότι τα αμινοξέα και άλλα μόρια σημαντικά για τη ζωή θα μπορούσαν να παραχθούν από απλές ενώσεις, που θεωρήθηκαν ότι υπήρχαν στην αρχική φάση της γης. Τώρα όμως θεωρείται ότι τα μόρια του ριβονουκλεϊκού οξέος (RNA) θα μπορούσαν να έχουν συγκεντρώσει, επίσης, από μικρότερες ενώσεις και να έχουν διαδραματίσει έναν ζωτικής σημασίας ρόλο για την ανάπτυξη της ζωής.

Στα σημερινά κύτταρα, τα εξειδικευμένα μόρια RNA βοηθούν να φτιαχτούν οι πρωτεΐνες. Κάποια RNA δρουν ως αγγελιοφόροι μεταξύ των γονιδίων, τα οποία αποτελούνται από το δεσοξυριβονουκλεϊνικό οξύ (DNA), και των ριβοσωμάτων – τα πρωτεϊνικά εργοστάσια ενέργειας του κυττάρου. Άλλα RNA μεταφέρουν τα αμινοξέα — οι δομικές μονάδες των πρωτεϊνών — στα ριβοσώματα, τα οποία περιέχουν ακόμα έναν τύπο RNA. Τα RNA σε συντονισμό με τα πρωτεϊνικά ένζυμα βοηθούν να συνδεθούν τα αμινοξέα, αλλά οι ερευνητές έχουν διαπιστώσει ότι το RNA στο ριβόσωμα μπορεί να εκτελέσει  μόνο του το κρίσιμο στάδιο της πρωτεϊνικής σύνθεσης. Στα αρχικά στάδια της εξέλιξης της ζωής, όλα τα ένζυμα μπορεί να ήταν το RNA, κι όχι οι πρωτεΐνες. Επειδή τα ένζυμα του RNA μπόρεσαν να έχουν κατασκευάσει τις πρώτες πρωτεΐνες, χωρίς την ανάγκη να προϋπάρχουν τα πρωτεϊνικά ένζυμα ώστε να ξεκινήσει η διαδικασία της κατασκευής των, η αβιογέννηση δεν είναι το πρόβλημα της κότας και του αυγού, που νόμιζαν κάποτε ότι ήταν πιθανό. Ένα προβιοτικό σύστημα RNA με τις πρωτεΐνες θα μπορούσε να έχει αναπτύξει βαθμιαία τη δυνατότητα να διπλωθούν τα μοριακά μέρη του, ανεπεξέργαστα αρχικά αλλά έπειτα πιο αποτελεσματικά.

Αυτή η νέα άποψη για την προέλευση της ζωής έχει μετασχηματίσει την επιστημονική συζήτηση πάνω στο θέμα της πανσπερμίας. Δεν είναι πλέον το ζήτημα αν τα πρώτα μικρόβια προέκυψαν στη Γη ή έφθασαν από το διάστημα. Στη χαοτική πρόωρη ιστορία του ηλιακού συστήματος, ο πλανήτης μας υπόκειτο στον έντονο βομβαρδισμό από τους μετεωρίτες, που περιέχουν απλές οργανικές ενώσεις. Η νέα Γη θα μπορούσε να έχει παραλάβει, επίσης, πιο σύνθετα μόρια με ενζυματικές λειτουργίες, μόρια που ήταν προβιοτικά, αλλά μέρος ενός συστήματος που ήταν ήδη για τα καλά στο δρόμο προς τη βιολογία. Αν λοιπόν, προσγειώθηκαν σε έναν κατάλληλο βιότοπο στον πλανήτη μας  αυτά τα μόρια θα μπορούσαν να έχουν συνεχίσει την εξέλιξή τους προς τα ζωντανά κύτταρα. Με άλλα λόγια,  είναι δυνατό ένα ενδιάμεσο σενάριο: η ζωή θα μπορούσε να έχει τις ρίζες και στη γη και στο διάστημα. Αλλά ποιά και πού εμφανίστηκαν τα βήματα για την ανάπτυξη της ζωής; Και μόλις ξεκίνησε η ζωή, πόσο μακριά διαδόθηκε;

Επιστήμονες που μελετούν την πανσπερμία συνήθιζαν να επικεντρώνονται μόνο στην αξιολόγηση της βασικής ιδέας αν είναι δηλαδή εύλογη η άποψη αυτή, αλλά πρόσφατα έχουν επιδιώξει να υπολογίσουν την πιθανότητα να έκαναν τα βιολογικά υλικά το ταξίδι προς τη γη από άλλα πλανήτες ή φεγγάρια. Για να αρχίσουν το διαπλανητικό ταξίδι τους, τα υλικά αυτά θα έπρεπε να εκτιναχθούν από τον πλανήτη της προέλευσής τους (για παράδειγμα τον Άρη) στο διάστημα, όταν θα συγκρουόταν ένας κομήτης ή αστεροειδής με τον πλανήτη αυτόν. Εν συνεχεία, οι βράχοι που εκτινάχθηκαν ή τα σωματίδια της σκόνης διακινούμενοι μέσω του διαστήματος θα πρέπει να συλληφθούν από τη βαρύτητα ενός άλλου πλανήτη ή ενός φεγγαριού, κι ύστερα να επιβραδυνθούν αρκετά για να πέσουν στην επιφάνεια του άλλου πλανήτη, περνώντας μέσω της ατμόσφαιρας εάν υπήρχε βέβαια. Τέτοιες μεταφορές συμβαίνουν συχνά σε όλο το ηλιακό σύστημα, αν και είναι ευκολότερο για το εκτιναγμένο υλικό να ταξιδέψει από σώματα πιο απόμακρα από τον ήλιο σε πιο κοντινά σε αυτόν, ενώ είναι  ευκολότερο για τα υλικά αυτά να καταλήξουν σε ένα πιο μεγάλο σώμα. Πράγματι, οι δυναμικές προσομοιώσεις, του αστροφυσικού Brett Gladman από το πανεπιστήμιο  της Βρετανικής Κολούμπια, προτείνουν ότι η μάζα που μεταφέρεται από τη Γη στον Άρη είναι μόνο λίγα τοις εκατό από αυτό που μπορεί να προσφερθεί από τον Άρη στη Γη. Για αυτόν τον λόγο, το πιο σύνηθες σενάριο για την πανσπερμία που συζητείται περιλαμβάνει τη μεταφορά των μικροβίων ή των προδρόμων τους από τον Άρη στη Γη.

hqdefaultΟι προσομοιώσεις αστεροειδών ή κομητών που κτυπούν τον Άρη δείχνουν ότι τα υλικά μπορούν να προωθηθούν με μια μεγάλη ποικιλία από τροχιές. Ο Gladman και οι συνάδελφοί του έχουν υπολογίσει ότι κάθε λίγα εκατομμύριο χρόνια ο Άρης υπόκειται σε μια σύγκρουση αρκετά ισχυρή για να εκτιναχθούν βράχοι, που θα μπορούσαν τελικά να φθάσουν στη Γη. Το διαπλανητικό ταξίδι είναι συνήθως μακροχρόνιο: το μεγαλύτερος μέρος του – σχεδόν – ενός τόνου Αρειανού υλικού που πέφτει στη Γη κάθε χρόνο έχει περάσει αρκετά εκατομμύρια χρόνια στο διάστημα. Αλλά ένα μικροσκοπικό ποσοστό των Αρειανών βράχων που φθάνουν στη γήινη επιφάνεια — περίπου το ένα σε κάθε 10 εκατομμύρια — θα έχει περάσει λιγότερο από ένα έτος στο διάστημα. Μέσα σε τρία χρόνια από το γεγονός της πτώσης, περίπου 10 βράχοι σε μέγεθος μιας γροθιάς που ζυγίζουν περισσότερο από 100 γραμμάρια ολοκληρώνουν το ταξίδι από τον Άρη στη Γη. Τα μικρότερα συντρίμμια, όπως οι βράχοι σε μέγεθος ενός χαλικιού και τα σωματίδια της σκόνης, είναι ακόμα πιθανότερο να κάνουν ένα γρήγορο ταξίδι μεταξύ των πλανητών. Οι μεγαλύτεροι βράχοι τόσο λιγότερο συχνά κάνουν ένα σύντομο ταξίδι.

Θα μπορούσαν άραγε οι βιολογικές οντότητες να επιζήσουν σε αυτό το ταξίδι; Κατ’ αρχάς, ας εξετάσουμε εάν οι μικροοργανισμοί θα μπορούσαν να ζήσουν από την διαδικασία της εκτίναξης από το γονικό σώμα του μετεωρίτη. Πρόσφατα εργαστηριακά πειράματα συγκρούσεων έχουν διαπιστώσει ότι ορισμένα γένη βακτηριδίων μπορούν να επιζήσουν των επιταχύνσεων και των τρανταγμάτων (ρυθμός μεταβολής της επιτάχυνσης) που θα αντιμετώπιζαν κατά τη διάρκεια μιας τυπικής υψηλής εκτίναξης από τον Άρη. Είναι κρίσιμο, εντούτοις, ότι η σύγκρουση και η εκτίναξη δεν θερμαίνουν  αρκετά τους μετεωρίτες ώστε να καταστραφούν τα βιολογικά υλικά μέσα τους.

Οι πλανητικοί γεωλόγοι στο παρελθόν θεώρησαν ότι οποιοδήποτε εκτινασσόμενο υλικό από την σύγκρουση με ταχύτητες που υπερβαίνουν την Αρειανή ταχύτητα διαφυγής σχεδόν σίγουρα θα ατμοποιούνταν ή τουλάχιστον θα έλείωναν τελείως. Αυτή όμως η ιδέα αργότερα απορρίφθηκε μετά από την ανακάλυψη, κατά ένα μεγάλο μέρος, άθικτων μετεωριτών από το φεγγάρι και τον Άρη. Αυτά τα συμπεράσματα οδήγησαν τον H. Jay Melosh του πανεπιστημίου της Αριζόνα να υπολογίσει ότι ένα μικρό ποσοστό των εκτιναγμένων βράχων θα μπορούσε πράγματι να είναι από τον Άρη εξ αιτίας μιας σύγκρουσης μαζί του, χωρίς οποιαδήποτε θέρμανση του υλικού. Εν ολίγοις, ο Melosh πρότεινε ότι όταν το κύμα της πίεσης που ανεβαίνει προς τα πάνω ως αποτέλεσμα μιας σύγκρουσης φθάνει στην πλανητική επιφάνεια, υποβάλλεται σε μια αλλαγή φάσης 180 μοιρών, που ακυρώνει την πίεση μέσα σε ένα λεπτό στρώμα του βράχου ακριβώς κάτω από την επιφάνεια. Επειδή αυτή η "διαχωριστική ζώνη" δοκιμάζει πολύ λίγη συμπίεση, ενώ τα κατώτερα στρώματα δοκιμάζουν μια τεράστια πίεση, οι βράχοι κοντά στην επιφάνεια μπορούν να εκτιναχθούν σχετικά χωρίς παραμόρφωση με υψηλές ταχύτητες.

space1Έπειτα, πρέπει να εξετάσουμε την ικανότητα επιβίωσης κατά τη διάρκεια της εισόδου μέσα σε τη γήινη ατμόσφαιρα. Ο Edward Anders, που στο παρελθόν ήταν στο Ινστιτούτο Enrico Fermi στο πανεπιστήμιο του Σικάγου, έχει δείξει ότι τα διαπλανητικά σωματίδια της σκόνης επιβραδύνονται αργά στη γήινη ανώτερη ατμόσφαιρα, αποφεύγοντας κατά συνέπεια τη θέρμανση. Οι μετεωρίτες, αντίθετα, δοκιμάζουν μια σημαντική τριβή, και γι αυτό οι επιφάνειές τους λειώνουν κατά τη διάρκεια της διάδοσης τους στην ατμόσφαιρα. Ο παλμός της θερμότητας, εντούτοις, έχει χρόνο να ταξιδέψει μερικά χιλιοστά το πολύ-πολύ στο εσωτερικό του μετεωρίτη, κι έτσι οι οργανισμοί που βρίσκονται θαμμένοι βαθιά στο βράχο θα επιζούσαν βεβαίως μετά το ταξίδι από τον Άρη στη Γη.

Τα περασμένα πέντε χρόνια σε μια σειρά δημοσιευμένων εργασιών από τον Weiss και άλλων ειδικών αναλύθηκαν δύο τύποι Αρειανών μετεωριτών: ο νακλίτης (nakhlites), ένα σύνολο βράχων που ανατινάχθηκαν από τον Άρη όταν ένας ααστεροειδής ή κομήτης έπεσε πάνω του πριν 11 εκατομμύρια χρόνια, και ο ALH84001, που άφησε τον κόκκινο πλανήτη πριν 4 εκατομμύρια χρόνια. Ο ALH84001 έγινε διάσημος το 1996 όταν μια ομάδα επιστημόνων – που καθοδηγήθηκαν από το David McKay του Διαστημικού Κέντρου Johnson της NASA – υποστήριξε ότι στον βράχο παρουσιάστηκαν ίχνη απολιθωμένων μικροοργανισμών συγγενών με τα γήινα βακτηρίδια. Μια δεκαετία αργότερα οι ερευνητές ακόμα συζητούν εάν ο μετεωρίτης περιέχει στοιχεία Αρειανής ζωής. Με τη μελέτη των μαγνητικών ιδιοτήτων των μετεωριτών και της σύνθεσης των αερίων που παγιδεύτηκαν μέσα τους, ο Weiss και οι συνεργάτες του διαπίστωσαν ότι ο ALH84001 και τουλάχιστον δύο από τους επτά νακλίτες που ανακαλύφθηκαν μέχρι τώρα δεν έχουν θερμανθεί περισσότερο από μερικές εκατοντάδες βαθμούς Κελσίου από τότε που ήταν μέρος της Αρειανής επιφάνειας. Επιπλέον, το γεγονός ότι οι νακλίτες είναι σχεδόν παλιοί βράχοι, άθικτοι από τα υψηλής πίεσης κύματα κλονισμού, υπονοεί ότι η πτώση στον Άρη δεν τους θέρμανε πάνω από 100 βαθμούς Κελσίου.

Εν τούτοις, θα μπορούσαν να επιζήσουν πολλοί, αλλά όχι όλοι, επίγειοι προκαρυωτικοί (απλοί μονοκύτταροι οργανισμοί όπως είναι τα βακτηρίδια που στερούνται πυρήνα) και ευκαριωτικοί (οργανισμοί με καθορισμένους πυρήνες), σε αυτή την περιοχή των θερμοκρασιών. Αυτό το αποτέλεσμα ήταν η πρώτη άμεση πειραματική απόδειξη ότι κάποιο ζωντανό υλικό θα μπορούσε να ταξιδέψει από πλανήτη σε πλανήτη χωρίς να αποστειρωθεί θερμικά σε οποιοδήποτε σημείο, από την εκτίναξη έως την προσγείωση.

meteoriteΤο 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.

outer-spaceΜελλοντικές 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.

Scientific American – Συγγραφείς David Warmflash και Benjamin Weiss

Advertisements