Αναζήτηση Ζωής:Πώς οι Οργανισμοί στη Γη μας βοηθούν να κατανοήσουμε τα διαστημικά περιβάλλοντα

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, οι συνθήκες του εξωτερικού διαστήματος είναι επιβλαβείς για τον άνθρωπο. Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει απαραίτητα ότι στερούνται ζωής. Πράγματι, υπάρχουν πολύ σκληρά περιβάλλοντα στη Γη που δεν είναι κατάλληλα για τον άνθρωπο, και ωστόσο, υπάρχουν μορφές ζωής που ευδοκιμούν σε αυτά. Αυτοί είναι συχνά μικροοργανισμοί, όπως βακτήρια και ζυμομύκητες, και αντιπροσωπεύουν την κορυφή της προσαρμογής στη Γη λόγω των ακραίων περιβαλλόντων που κατοικούν, συμπεριλαμβανομένης της πολύ υψηλής οξύτητας, τόσο των παγετώνων όσο και των καυτών θερμοκρασιών και της έκθεσης στην υπεριώδη ακτινοβολία. Το ότι η ζωή μπορεί να επιβιώσει σε τέτοια εχθρικά περιβάλλοντα στη Γη μας δίνει την ελπίδα ότι μπορεί να βρούμε ζωή και έξω από την ατμόσφαιρα της Γης.

Το εάν οι τρέχουσες γνώσεις και η τεχνολογία μας επαρκούν για να βρούμε ζωή στο διάστημα, εξακολουθεί να συζητείται. Αν και έχουμε εξερευνήσει τη ζωή στο διάστημα καλλιεργώντας βαμβακερά φυτά, τραβώντας φωτογραφίες του Άρη σε πραγματικό χρόνο και στέλνοντας ζώα και ανθρώπους στο διάστημα, εξακολουθούν να υπάρχουν σημαντικά ζητήματα που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά την αναζήτηση ζωής στο διάστημα.

Πρώτα και κύρια, αν υποθέσουμε ότι υπάρχει ζωή έξω από τη Γη, πώς πρέπει να την αναζητήσουμε; Οι τρέχουσες τεχνικές μας βασίζονται στην αναζήτηση μορίων DNA λόγω του κρίσιμου ρόλου τους ως το σχέδιο της ζωής όπως τη γνωρίζουμε. Μια δεύτερη σημαντική προσέγγιση είναι η ανίχνευση άλλων μορίων όπως το οξυγόνο και το νερό που θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως δομικά στοιχεία της ζωής. Παραδόξως, υπήρξαν ορισμένες αναφορές για νερό στον Άρη και την Ευρώπη, ένα από τα φεγγάρια του Δία, που υποδηλώνει συγκεκριμένα μέρη όπου θα ήταν ενδιαφέρον να αναζητήσουμε ζωή.

Η αναζήτηση ζωής στο διάστημα θέτει πολλές προκλήσεις τόσο για τους επιστήμονες όσο και για τους χρηματοδότες. Ευτυχώς, η ποικιλομορφία των περιβαλλόντων στη Γη παρέχει ακραίες και αγχωτικές συνθήκες που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για να μελετήσουμε τη ζωή στο διάστημα χωρίς να φύγουμε από τη Γη. Δεδομένου ότι αυτά τα μέρη παρουσιάζουν χαρακτηριστικά παρόμοια με αυτά στο διάστημα, είναι λογικό να περιμένουμε ότι η εξωγήινη ζωή θα είναι μάλλον παρόμοια. Για παράδειγμα, η ξηρότητα της ερήμου Ατακάμα την κάνει παρόμοια με την επιφάνεια του Άρη, επομένως τυχόν βιοδείκτες που βρέθηκαν σε αυτήν την έρημο θα ήταν ενδιαφέρον να ληφθούν υπόψη κατά την εξέταση του Άρη. Ένα παράδειγμα τέτοιου βιοδείκτη θα μπορούσε να είναι συγκεκριμένα λιπίδια σε περιοχές αυτής της ερήμου που περιέχουν απολιθώματα. Αυτά τα λιπίδια αποικοδομούνται πολύ αργά σε πολύ ξηρές συνθήκες, επομένως θα μπορούσαν να είχαν παραχθεί από πολύ αρχαίες μορφές ζωής και να ανιχνεύονται ακόμα σήμερα (Wilhelm et al., 2017). Ως εκ τούτου, θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε αυτά τα λιπίδια ως στόχο για τον έλεγχο των μορφών ζωής του Άρη, είτε είναι σύγχρονες είτε αρχαίες.

Μια άλλη επιλογή είναι να κοιτάξετε απευθείας τους οργανισμούς που κατοικούν σε αυτά τα σκληρά περιβάλλοντα. Αυτοί οι οργανισμοί ονομάζονται ακραίοφιλοι και μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη της προσαρμογής σε ακραία περιβάλλοντα. Αν και η καλλιέργεια τους στο εργαστήριο είναι μια μεγάλη πρόκληση, καθώς οι συνθήκες διαβίωσής τους είναι πολύ δύσκολο να αναπαραχθούν, οι επιστήμονες έχουν ξεπεράσει αυτό το ζήτημα με μελέτες μεταγονιδιωματικής. Η μεταγονιδιωματική αναφέρεται στην αλληλούχιση των γενετικών πληροφοριών των κοινοτήτων μικροοργανισμών χωρίς να χρειάζεται να αναπτυχθούν σε εργαστήριο (Cowan, Ramond, Makhalanyane, &De Maayer, 2015).

Αυτού του είδους οι αναλύσεις έχουν προσελκύσει το ενδιαφέρον στις ακραιοφιλικές κοινότητες, οδηγώντας σε όλο και πιο ολοκληρωμένες προσπάθειες όπως το Extreme Microbiome Project. Αυτό το έργο εστιάζει σε τοποθεσίες που διαθέτουν ακραία περιβάλλοντα όπως η Νεκρά Θάλασσα (υψηλές συγκεντρώσεις αλατιού), ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός (μικροβαρύτητα - ασθενέστερη βαρύτητα από τη Γη) και ο μόνιμος πάγος της Αλάσκας (ακραίες χαμηλές θερμοκρασίες). Τα αποτελέσματα αυτού του έργου θα μας επιτρέψουν να γνωρίζουμε ποια γονίδια είναι μοναδικά για τις ακραίες κοινότητες, υπονοώντας πώς προσαρμόστηκαν σε αυτές τις συνθήκες. Καθώς όλα τα δεδομένα θα είναι δημόσια διαθέσιμα (Tighe et al., 2017), πολλά πεδία της βιολογίας θα ωφεληθούν από αυτά. Οι αστροβιολόγοι, ειδικότερα, θα είναι σε θέση να γνωρίζουν ποιους βιοδείκτες να αναζητήσουν σε διαστημικά περιβάλλοντα, εάν μοιάζουν με οποιοδήποτε από τα δοκιμασμένα ακραία περιβάλλοντα.

Ο πλούτος της γνώσης που δημιουργήθηκε από το Extreme Microbiome Project θα μπορούσε να δώσει πολλές γνώσεις για τη ζωή και την εξέλιξη. Συγκρίνοντας τις νέες ακολουθίες με τις βάσεις δεδομένων μας, θα μπορούσαμε να παρακολουθήσουμε τη θέση των νέων ακολουθιών στο Δέντρο της Ζωής και να δούμε αν είναι παρόμοιες με οποιονδήποτε οργανισμό στη Γη. Κάνοντας μια τέτοια δοκιμή θα φέρει επανάσταση στον τρόπο που σκεφτόμαστε τη ζωή στο σύνολό της. Για παράδειγμα, εάν αυτοί οι οργανισμοί είναι παρόμοιοι με άλλους στη Γη, τότε θα πρέπει να εξετάσουμε εάν η ζωή προήλθε από τη Γη ή προήλθε από αλλού. Εναλλακτικά, εάν αυτοί οι οργανισμοί είναι πράγματι διαφορετικοί από όλα όσα γνωρίζουμε στη Γη, μπορεί να προέρχονται από μια ξεχωριστή προέλευση ζωής. Εάν υπάρχουν πολλοί τρόποι για να δοθεί η αρχή στη ζωή, ποια είναι τα κοινά και ποιες διαφορές μεταξύ τους; Μπορεί η εξέλιξη να επαναληφθεί και να οδηγήσει σε Δέντρα της Ζωής με παρόμοιες βιοποικιλότητες;

Η αναζήτηση για ζωή έξω από τη Γη είναι σίγουρα ένα από τα πιο συναρπαστικά ερωτήματα που οι νέες γονιδιωματικές τεχνολογίες θα μας επιτρέψουν να αρχίσουμε να αντιμετωπίζουμε. Από όσο καταλαβαίνουμε, εάν υπάρχει ζωή στο διάστημα, θα πρέπει να είναι παρόμοια με αυτή σε ακραία περιβάλλοντα στη Γη. Η μελέτη αυτών των οργανισμών στη Γη θα μας βοηθήσει να ξέρουμε πώς και τι να αναζητήσουμε. Ακόμα, τι γίνεται αν παρ' όλες τις προσπάθειες, τα αποτελέσματα είναι άψυχα δείγματα; Ένα τέτοιο αποτέλεσμα δεν θα ήταν απαραίτητα απογοητευτικό, καθώς υπάρχουν αρκετοί παράγοντες που θα μπορούσαν να εξηγήσουν αυτά τα αρνητικά αποτελέσματα. Εκτός αυτού, τα άψυχα δείγματα θα μας βοηθήσουν επίσης να χαράξουμε τη γραμμή μεταξύ ακραίων κατοικήσιμων και ακραίων μη κατοικήσιμων περιβαλλόντων.

Τώρα που οι επιστήμονες ενσωματώνουν τη μελέτη των οργανισμών στη Γη για να αναζητήσουν ζωή στο διάστημα, θα γίνονται όλο και περισσότερες ανακαλύψεις, που θα οδηγούν σε απαντήσεις σε αυτά τα ερωτήματα και στη συζήτηση των συνεπειών τους. Αυτές οι απαντήσεις θα οδηγήσουν σε νέα, συναρπαστικά ερωτήματα, ιδιαίτερα σε σχέση με την προέλευση της ζωής, την εξέλιξη, ακόμη και για την ανθρώπινη ζωή εκτός του πλανήτη μας.

Ευχαριστίες:

Θα θέλαμε να ευχαριστήσουμε τον Δρ Charles Cockell για τα διορατικά σχόλια και τις προοπτικές σχετικά με αυτό το κομμάτι.