Încadrat de un fundal infinit de spațiu întunecat și lipsit de viață, un braț robotic de pe Stația Spațială Internațională a montat în 2015 o cutie de microbi expuși pe o balustradă la 250 de mile deasupra Pământului. Bacteriile inimoase nu aveau nicio protecție împotriva unui atac de raze cosmice ultraviolete, gama și x. Întorși pe Pământ, oamenii de știință s-au întrebat dacă microbii ar putea supraviețui în aceste condiții timp de până la trei ani, durata experimentului, și, în caz afirmativ, ce le-ar putea spune rezultatele cercetătorilor despre capacitatea vieții de a călători între planete.
Microbiologii au petrecut decenii studiind extremofilele, organisme care suportă condiții extreme, pentru a trage de firele misterioase ale modului în care viața a înflorit pe Pământ. Unele extremofile pot trăi neprotejate în spațiu timp de câteva zile; altele pot rezista ani de zile, dar numai dacă își croiesc un cămin în interiorul rocilor. Aceste descoperiri susțin teoria conform căreia viața, așa cum o cunoaștem noi, se poate transfera de la o planetă la alta în interiorul unor meteoriți sau comete. Acum, noi descoperiri publicate astăzi în Frontiers in Microbiology, bazate pe acel experiment de pe Stația Spațială Internațională, arată că bacteria Deinococcus radiodurans poate supraviețui cel puțin trei ani în spațiu. Akihihiko Yamagishi, un microbiolog de la Universitatea de Farmacie și Științe ale Vieții din Tokyo care a condus studiul, spune că rezultatele sugerează, de asemenea, că viața microbiană ar putea călători între planete neprotejate de roci.
Studiul a avut loc în afara laboratorului japonez Kibo de pe Stația Spațială Internațională. Dar cu mult timp înainte ca experimentul lui Yamagishi să ajungă pe orbită, Agenția japoneză de explorare spațială, JAXA, a vrut ca echipa sa să îi convingă din timp că va reuși. „Am vrut să spunem: „Nu știm – trebuie doar să încercăm”. Dar acest lucru nu este permis pentru experimentele spațiale”, spune Yamagishi. „Așa că a trebuit să ne gândim cum să îi convingem.”
Yamagishi și echipa sa au luat în considerare mai multe specii de bacterii, iar Deinococcus radiodurans s-a remarcat ca fiind excepțional. Între 2010 și 2015, echipa sa a efectuat experimente care au testat D. radiodurans în condițiile simulate ale Stației Spațiale Internaționale. Ei au teleportat insectele cu niveluri ridicate de radiații, au scăzut presiunile până la un vid asemănător cu cel spațial și au oscilat temperaturile la 140 de grade Fahrenheit în doar 90 de minute. Aceștia au descoperit că celulele au fost remarcabil de rezistente la acest baraj de stres. „Am arătat că vor supraviețui făcând aceste experimente la sol, iar ei ne-au acceptat și ne-au crezut”, spune el. Echipa a obținut aprobarea JAXA, iar experimentul lor astrobiologic a fost pregătit să fie lansat cu o rachetă SpaceX în aprilie 2015.
Un obstacol a intervenit în experimentul planificat înainte de lansare. Inițial,Yamagishi și echipa plănuiau ca astronauții să efectueze experimentele, dar au aflat că nu mai aveau opțiunea de a face experimente științifice „legate” în afara Stației Spațiale Internaționale. Din fericire, echipa a reușit să conceapă un experiment folosind acel braț robotizat.
Trei panouri de bacterii au urcat cu racheta SpaceX: unul pentru un an de expunere, altul pentru doi ani și altul pentru trei ani. După ce astronauții au pregătit panourile, un braț robotic controlat de pe Pământ a apucat panourile și le-a așezat la locul lor. Fiecare panou conținea două plăci mici de aluminiu punctate cu 20 de godeuri puțin adânci pentru mase de bacterii de diferite dimensiuni. O placă era îndreptată în jos, spre Stația Spațială Internațională; cealaltă era îndreptată spre cosmos.
În fiecare an, brațul robotizat al lui Kibo demonta platforma care ținea panourile, aducând-o înapoi în interiorul ISS pentru ca astronauții să poată trimite mostre pe Pământ pentru analiză. Rezultatele acestora arată că bacteria Deinococcus a supraviețuit experimentului de trei ani. Celulele bacteriei Deinococcus din straturile exterioare ale maselor au murit, dar aceste celule exterioare moarte le-au protejat pe cele din interior de deteriorarea iremediabilă a ADN-ului. Iar atunci când masele au fost suficient de mari – încă mai subțiri de un milimetru – celulele din interior au supraviețuit timp de mai mulți ani.
„Mi-a amintit exact de strategia pe care cianobacteriile o folosesc în Anzi”, spune Nathalie Cabrol, un astrobiolog neafiliat studiului, care conduce Centrul de Cercetare Carl Sagan al Institutului pentru Căutarea de Inteligență Extraterestră (SETI). Cabrol a studiat modul în care cianobacteriile, una dintre cele mai vechi forme de viață de pe Pământ, suportă radiațiile solare intense, organizându-se în straturi în care celulele mor la exterior și supraviețuiesc în interior. Ea a fost încântată de ceea ce aceste rezultate ne pot spune despre extremofilele de pe Pământ.
Peste doar straturile protectoare ale celulelor din mase, D. radiodurans, sunt remarcabil de rezistente la daunele provocate de radiații. Genele lor codifică pentru proteine unice care repară ADN-ul. În timp ce celulele umane poartă aproximativ două copii de ADN, iar majoritatea celulelor bacteriene poartă una, D. radiodurans conțin până la 10 copii redundante. Faptul că au mai multe copii ale unor gene importante înseamnă că celulele pot produce mai multe copii ale proteinelor care repară ADN-ul deteriorat de radiații. Acest mecanism de apărare inerent, combinat cu straturi exterioare protectoare de celule, a menținut microbii în viață în ciuda unor niveluri de radiații de peste 200 de ori mai mari decât cele de pe Pământ.
Utilizând datele lor privind modul în care fiecare an suplimentar a afectat celulele, echipa prezice că masele D. radiodurans călătoare ar putea supraviețui între doi și opt ani între Pământ și Marte – și invers. „Deci este posibil să supraviețuiască în timpul transportului”, spune el. „Asta ne spune că trebuie să luăm în considerare originea vieții nu numai pe Pământ, ci și pe Marte.”
D. radiodurans nu este singurul organism cunoscut care supraviețuiește în spațiu. Studii anterioare au arătat că tardigradele rezistă doar 10 zile în condiții de expunere directă. Oamenii de știință au testat, de asemenea, bacteriile Bacillus și Deinococcus pentru perioade îndelungate pe orbită, dar numai cu protecție împotriva radiațiilor toxice.
” propun ca sporii microbilor să poată supraviețui în interiorul rocilor – aceasta este lithopanspermia”, spune Yamagishi. Lithopanspermia este o variantă a teoriei panspermiei, care presupune că viața pe Pământ ar fi putut proveni de la microbii de pe o altă planetă. Dar Yamagishi spune că rezultatele sale privind extremofilele care au rezistat ani de zile la expunerea directă fără roci reprezintă un motiv pentru un nou termen: massapanspermia. Această teorie sugerează că microbii ar fi putut ateriza pe Pământ în grupuri, mai degrabă decât în roci.
Cu toate acestea, alți experți ezită să îmbrățișeze massapanspermia.
„Eram deja cam convinsă de ideea că viața ar fi putut fi transferată între Pământ și Marte”, spune Natalie Grefenstette, un astrobiolog teoretician de la Institutul Santa Fe care nu este afiliat cu lucrarea. Dovezile pentru lithopanspermie au convins-o că transferul vieții este posibil, dar ea vede o limitare majoră pentru massapanspermia: masele de celule care plutesc liber ar trebui să supraviețuiască ejecției de pe o planetă și reintrarea pe alta. „Acestea sunt cerințe uriașe”, spune ea. Ea bănuiește că o aglomerare călătoare de celule expuse ar arde ca niște meteoriți înainte de aterizare.
Cabrol pune, de asemenea, la îndoială posibilitatea masapanspermiei în masă. „A arăta că radioduransul poate supraviețui trei ani dacă este stratificat este foarte departe de cifrele de care avem nevoie pentru ca radioduransul să fie capabil să facă saltul pe Marte”. Deși călătoriile de câțiva ani sunt teoretic posibile, oamenii de știință estimează că poate dura până la câteva milioane de ani pentru ca materia să părăsească o planetă și să aterizeze pe o alta în cadrul sistemului solar.
„Relevanța acestui studiu constă mai puțin în a dovedi că massapanspermia sau panspermia sunt posibile”, spune Cabrol. „Dar pentru mine arată că trebuie să fim extrem de atenți cu contaminarea noastră atunci când mergem pe Marte.”
Multe țări au semnat Tratatul privind spațiul cosmic, care le interzice să aducă (și să împrăștie) microbi pe alte planete. Dacă o navă spațială ar vărsa din greșeală microbi pe Marte, de exemplu, atunci acest lucru ar corupe viitoarele misiuni de căutare a vieții pe planetă. Oamenii de știință nu ar ști cu certitudine absolută dacă au detectat microbii marțieni. NASA a făcut eforturi mari pentru a steriliza roverul Mars 2020, prin coacerea acestuia la temperaturi sterile și ștergerea fiecărei părți cu haine sterile. Acest studiu subliniază cât de surprinzător de important este să se mențină orice navă spațială complet lipsită de microbi.
Yamagishi speră să efectueze mai multe experimente de expunere chiar și mai departe de Pământ, inclusiv pe Lunar Gateway propus de NASA în apropierea Lunii. Și pentru a avansa întrebările despre originile vieții, echipa sa dezvoltă un microscop pentru a căuta viață sub suprafața lui Marte.
„În medii în care nu credeam că viața ar putea supraviețui, acum știm că poate”, spune Grefenstette. „Acest studiu arată și acest lucru – deci împingem în mod constant înapoi această barieră a ceea ce poate realiza viața pe Pământ.”
.