Bakterie

Život na Marsu? | Věda

7. srpna 1996 se reportéři, fotografové a provozovatelé televizních kamer vrhli do centrály NASA ve Washingtonu, kde se dav nezaměřoval na řadu sedících vědců v hledišti NASA, ale na malou průhlednou plastovou krabičku na stole před nimi. Uvnitř krabice byl sametový polštář a zasazený do ní jako korunní klenot byla skála - z Marsu. Vědci oznámili, že uvnitř meteoritu našli známky života. Správce NASA Daniel Goldin s radostí prohlásil, že to byl neuvěřitelný den. Byl přesnější, než věděl.

Skála, vysvětlili vědci, se vytvořila před 4,5 miliardami let na Marsu, kde zůstala až do doby před 16 miliony let, kdy byla vypuštěna do vesmíru, pravděpodobně dopadem asteroidu. Skála putovala vnitřní sluneční soustavou až do doby před 13 000 lety, kdy spadla do Antarktidy. Seděl na ledě poblíž AllanHills až do roku 1984, kdy jej geologové na sněžném skútru sebrali.

mauna kea "to v havajštině znamená."

Vědci v čele s Davidem McKayem z JohnsonSpaceCenter v Houstonu zjistili, že skála zvaná ALH84001 měla zvláštní chemický makeup. Obsahovala kombinaci minerálů a sloučenin uhlíku, které na Zemi vytvářejí mikroby. Měla také krystaly magnetického oxidu železa zvaného magnetit, které některé bakterie produkují. McKay navíc představil davu pohled elektronového mikroskopu na skálu, ukazující řetězce globulí, které se nápadně podobaly řetězcům, které na Zemi tvoří některé bakterie. Věříme, že se skutečně jedná o mikrofosílie z Marsu, řekl McKay a dodal, že důkazy nebyly absolutním důkazem minulého marťanského života, ale spíše ukazateli v tomto směru.





Mezi posledními, kteří toho dne promluvili, byl J. William Schopf, paleobiolog z Kalifornské univerzity v Los Angeles, který se specializuje na časné fosilie Země. Ukážu vám nejstarší důkazy o životě na této planetě, řekl Schopf publiku, a ukázal snímek 3,465 miliard let starého zkamenělého řetězce mikroskopických globulí, který našel v Austrálii. Podle Schopfa jde o prokazatelně fosilie, z čehož vyplývá, že marťanské snímky NASA nebyly. Na závěr citoval astronoma Carla Sagana: Mimořádná tvrzení vyžadují mimořádné důkazy.

Navzdory Schopfově skepticismu bylo oznámení NASA na celém světě označeno jako trubka. Mars žil, skalní představení Meteorit má důkazy o životě v jiném světě, uvedl New York Times. Fosílie z rudé planety mohou prokázat, že nejsme sami, prohlásili The Independent of London .



Za posledních devět let si vědci Saganova slova vzali k srdci. Prozkoumali marťanský meteorit (který je nyní k vidění v Smithsonianově národním muzeu přírodní historie) a dnes málokdo věří, že ukrýval marťanské mikroby.

Tato kontroverze vedla vědce k otázce, jak mohou vědět, zda je nějaká blob, krystalická nebo chemická zvláštnost známkou života - dokonce i na Zemi. Adebate vzplanul nad některými z nejstarších důkazů o životě na Zemi, včetně fosilií, které Schopf hrdě vystavil v roce 1996. V této debatě jsou v sázce hlavní otázky, včetně toho, jak se život nejprve vyvinul na Zemi. Někteří vědci navrhují, aby prvních několik stovek milionů let existence existovala jen málo podobná životu, jak jej známe dnes.

Vědci z NASA si berou ponaučení z debaty o životě na Zemi až na Mars. Pokud vše půjde podle plánu, v příštím desetiletí dorazí na Mars nová generace vozítek. Tyto mise budou zahrnovat špičkovou biotechnologii určenou k detekci jednotlivých molekul vytvořených marťanskými organismy, ať už živými nebo dávno mrtvými.



Hledání života na Marsu se stalo naléhavějším částečně díky sondám dvou roverů, které se nyní pohybují po povrchu Marsu, a další kosmické lodi, která obíhá kolem planety. V posledních měsících učinili řadu úžasných objevů, které opět lákají vědce k přesvědčení, že Mars ukrývá život - nebo tomu tak bylo v minulosti. Na únorové konferenci v Nizozemsku bylo publikum odborníků na Mars dotazováno na marťanský život. Asi 75 procent vědců uvedlo, že si myslí, že tam život kdysi existoval, a 25 procent z nich si myslí, že na Marsu je život dnes.

Hledání fosilních pozůstatků primitivních jednobuněčných organismů, jako jsou bakterie, začalo v roce 1953, kdy si Stanley Tyler, ekonomický geolog z University of Wisconsin, lámal hlavu nad asi 2,1 miliardami let starými kameny, které shromáždil v kanadském Ontariu. . Jeho sklovité černé skály známé jako rohovce byly nabité zvláštními mikroskopickými vlákny a dutými koulemi. Ve spolupráci s harvardským paleobotonistou Elso Barghoornem navrhl Tyler, že tvary jsou ve skutečnosti fosílie, zanechané starými formami života, jako jsou řasy. Před prací Tylera a Barghoorna bylo nalezeno několik fosilií, které předcházely kambrijské období, které začalo asi před 540 miliony let. Nyní tito dva vědci předpokládali, že život byl přítomen mnohem dříve v historii naší planety za 4,55 miliardy let. O kolik dále to šlo, aby to objevili pozdější vědci.

V příštích desetiletích našli paleontologové v Africe 3 miliardy let staré fosilní stopy mikroskopických bakterií, které žily v mohutných mořských útesech. Bakterie mohou také tvořit takzvané biofilmy, kolonie, které rostou v tenkých vrstvách nad povrchy, jako jsou skály a oceánské dno, a vědci našli spolehlivé důkazy o biofilmech z doby 3,2 miliardy let.

V době tiskové konference NASA však nejstarší fosilní tvrzení patřilo Williamu Schopfovi z UCLA, muži, který skepticky hovořil o nálezech NASA na stejné konferenci. V šedesátých, sedmdesátých a osmdesátých letech se společnost Schopf stala předním odborníkem na rané formy života a objevovala fosilie po celém světě, včetně 3 miliard let starých zkamenělých bakterií v Jižní Africe. Poté, v roce 1987, on a někteří kolegové oznámili, že našli 3,465 miliardy let staré mikroskopické fosilie na místě zvaném Warrawoona v západní Austrálii - ty, které by vystavil na tiskové konferenci NASA. Bakterie ve fosiliích byly tak sofistikované, říká Schopf, že naznačují, že v té době život vzkvétal, a tak život vznikl znatelně dříve než před 3,5 miliardami let.

byla Helen Kellerová opravdu hluchá a slepá

Od té doby vědci vyvinuli další metody pro detekci známek raného života na Zemi. Jeden zahrnuje měření různých izotopů nebo atomových forem uhlíku; poměr izotopů naznačuje, že uhlík byl kdysi součástí živého tvora. V roce 1996 tým vědců uvedl, že našli podpis života ve skalách z Grónska z doby před 3,83 miliardami let.

Známky života v Austrálii a Grónsku byly pozoruhodně staré, zejména s ohledem na to, že život pravděpodobně nemohl na Zemi přetrvávat prvních několik stovek milionů let planety. Je to proto, že to asteroidy bombardovaly, vařily oceány a pravděpodobně sterilizovaly povrch planety před asi 3,8 miliardami let. Fosilní důkazy naznačovaly, že život se objevil brzy poté, co náš svět vychladl. Jak Schopf napsal ve své knize Cradle of Life, jeho objev z roku 1987 nám říká, že časná evoluce probíhala velmi daleko velmi rychle.

Rychlý start do života na Zemi by mohl znamenat, že život by se mohl rychle objevit také v jiných světech - buď planety podobné Zemi obíhající kolem jiných hvězd, nebo možná dokonce i jiné planety nebo měsíce v naší vlastní sluneční soustavě. Z nich už dlouho vypadal Mars nejslibněji.

Povrch Marsu dnes nevypadá jako druh místa pohostinného pro život. Je sucho a zima, ponoří se až k -220 stupňům Fahrenheita. Jeho tenká atmosféra nemůže blokovat ultrafialové záření z vesmíru, které by zničilo jakéhokoli známého živého tvora na povrchu planety. Ale Mars, který je stejně starý jako Země, mohl být v minulosti pohostinnější. Odtoky a suchá dna jezer, která označují planetu, naznačují, že tam jednou tekla voda. Podle astronomů existuje také důvod se domnívat, že raná atmosféra Marsu byla dostatečně bohatá na oxid uhličitý zachycující teplo, aby vytvořil skleníkový efekt a zahřál povrch. Jinými slovy, raný Mars byl hodně podobný rané Zemi. Kdyby byl Mars teplý a mokrý po miliony nebo dokonce miliardy let, mohl mít život dost času na to, aby se objevil. Když se podmínky na povrchu Marsu staly ošklivými, mohl tam vyhynout život. Fosílie však mohly zůstat pozadu. Je dokonce možné, že život mohl přežít na Marsu pod povrchem, soudě podle některých mikrobů na Zemi, kterým se daří kilometry pod zemí.

Když Nasa’s Mckay ten den v roce 1996 představil své fotografie marťanských fosilií, jedním z milionů lidí, kteří je viděli v televizi, byl mladý britský ekologický mikrobiolog Andrew Steele. Právě získal doktorát na univerzitě v Portsmouthu, kde studoval bakteriální biofilmy, které mohou absorbovat radioaktivitu z kontaminované oceli v jaderných zařízeních. Steele, odborník na mikroskopické snímky mikrobů, získal McKayovo telefonní číslo od asistence adresáře a zavolal mu. Můžu vám udělat lepší obrázek, řekl, a přesvědčil McKaya, aby mu poslal kousky meteoritu. Steeleho analýzy byly tak dobré, že brzy pracoval pro NASA.

Je ironií, že jeho práce podkopala důkazy NASA: Steele objevil, že pozemské bakterie kontaminovaly marťanský meteorit. Biofilmy se vytvořily a šířily se prasklinami do jejího vnitřku. Výsledky Steele nevyvrátily přímo marťanské fosilie - je možné, že meteorit obsahuje jak marťanské fosílie, tak antarktické kontaminanty -, ale říká: Problém je v tom, jak poznáte rozdíl? Zároveň další vědci poukázali na to, že neživé procesy na Marsu také mohly vytvořit kuličky a shluky magnetitů, které vědci NASA považovali za fosilní důkazy.

McKay si však stojí za hypotézou, že jeho mikrofosílie pocházejí z Marsu, přičemž tvrdí, že je konzistentní jako balíček s možným biologickým původem. Jakékoli alternativní vysvětlení musí odpovídat za všechny důkazy, říká, ne jen po jednom.

Tato kontroverze vyvolala v myslích mnoha vědců hlubokou otázku: Co je zapotřebí k prokázání přítomnosti života před miliardami let? v roce 2000 si oxfordský paleontolog Martin Brasier vypůjčil původní fosilie Warrawoona z muzea NaturalHistoryMuseum v Londýně a spolu se Steele a jejich kolegy studovali chemii a strukturu hornin. V roce 2002 dospěli k závěru, že je nemožné říci, zda jsou fosilie skutečné, a v zásadě podrobili Schopfovu práci stejné skepsi, jakou vyjádřil Schopf ohledně fosilií z Marsu. Ironie se mi neztratila, říká Steele.

Schopf zejména navrhl, aby jeho fosilie byly fotosyntetizující bakterie, které zachycovaly sluneční světlo v mělké laguně. Brasier, Steele a spolupracovníci však dospěli k závěru, že skály se vytvořily v horké vodě naplněné kovy, možná kolem přehřátého průduchu na dně oceánu - stěží takové místo, kde by mohl prospívat sluncem milující mikrob. A mikroskopická analýza horniny, jak říká Steele, byla nejednoznačná, protože jednoho dne ve své laboratoři předvedl sklíčko z Warrawoonovy rohovky pod mikroskopem připevněným k jeho počítači. Na co se tam díváme? zeptá se a náhodně si na obrazovce vybere klikyháky. Nějaká prastará špína, která byla zachycena ve skále? Díváme se na život? Možná, možná. Uvidíte, jak snadno se můžete oklamat. Není co říci, že v tom bakterie nemohou žít, ale nic, co by říkalo, že se díváte na bakterie.

Schopf reagoval na Steelovu kritiku novým vlastním výzkumem. Při další analýze svých vzorků zjistil, že byly vyrobeny z formy uhlíku známého jako kerogen, který lze očekávat u zbytků bakterií. Schopf říká, že z jeho kritiků by chtěli udržet debatu naživu, ale důkazy jsou zdrcující.

Neshoda je typická pro rychle se pohybující pole. Geolog Christopher Fedo z Univerzity George Washingtona a geochronolog Martin Whitehouse ze Švédského muzea přírodní historie zpochybnili 3,83 miliard let starou molekulární stopu lehkého uhlíku z Grónska s tím, že skála se vytvořila ze sopečné lávy, která je pro mikroby příliš horká odolat. Napadena jsou i další nedávná tvrzení. Před rokem se tým vědců dostal na titulní stránky své zprávy o malých tunelech v 3,5 miliard let starých afrických skalách. Vědci tvrdili, že tunely byly vytvořeny starodávnými bakteriemi v době, kdy se skála formovala. Steele však zdůrazňuje, že bakterie mohly tyto tunely vyhloubit o miliardy let později. Pokud jste takto chodili s londýnským metrem, říká Steele, řekli byste, že to bylo 50 milionů let, protože tak staré jsou kolem něj skály.

Takové debaty se mohou zdát neslušné, ale většina vědců je ráda, že se odehrávají. Co to udělá, je přimět spoustu lidí, aby si vyhrnuli rukávy a hledali další věci, říká geolog MIT John Grotzinger. Jistě, debaty se týkají jemností ve fosilních záznamech, nikoli o existenci mikrobů dávno, dávno. I skeptik, jako je Steele, zůstává docela přesvědčen, že mikrobiální biofilmy žily před 3,2 miliardami let. Nemůžete jim chybět, říká Steele o jejich charakteristických vláknech podobných webu viditelných pod mikroskopem. A ani kritici nezpochybnili to nejnovější od Minik Rosing z Geologického muzea v Kodani, který našel podpis uhlíkového izotopu ve vzorku 3,7 miliard let staré horniny z Grónska - nejstarší nesporný důkaz života na Zemi .

V těchto debatách nejde o načasování raného vývoje života, ale také o cestu, kterou se vydal. Například v září minulého roku informovali Michael Tice a Donald Lowe ze Stanford University o 3,416 miliard let starých rohožích mikrobů zachovaných ve skalách z Jižní Afriky. Říká se, že mikroby prováděly fotosyntézu, ale při tom neprodukovaly kyslík. Malý počet bakteriálních druhů dnes dělá totéž - anoxygenní fotosyntéza, které se říká - a Tice a Lowe naznačují, že takové mikroby, spíše než konvenčně fotosyntetické studované Schopfem a dalšími, vzkvétaly během raného vývoje života. Zjištění prvních kapitol života vědcům řekne nejen hodně o historii naší planety. Také povede jejich hledání známek života jinde ve vesmíru - počínaje Marsem.

V lednu 2004 se rovery NASA Spirit a Opportunity začaly valit po marťanské krajině. Během několika týdnů našla Opportunity dosud nejlepší důkaz toho, že voda jednou tekla na povrch planety. Chemie hornin, které odebírala z planiny zvané Meridiani Planum, naznačovala, že se formovala před miliardami let v mělkém, dávno zmizelém moři. Jedním z nejdůležitějších výsledků mise roverů, říká Grotzinger, člen vědeckého týmu roverů, bylo pozorování robota, že kameny na Meridiani Planum se nezdají být rozdrceny nebo uvařeny do té míry, že zemské kameny stejné věk byl - jejich krystalová struktura a vrstvení zůstávají nedotčené. Paleontolog nemohl žádat o lepší místo pro uchování fosilií po miliardy let.

Uplynulý rok přinesl příval lákavých zpráv. Sonda na oběžné dráze a pozemské dalekohledy detekovaly metan v atmosféře Marsu. Na Zemi produkují mikroby velké množství metanu, i když ho lze také produkovat sopečnou činností nebo chemickými reakcemi v kůře planety. V únoru se v médiích objevily zprávy o studii NASA, která údajně dospěla k závěru, že marťanský metan mohl být produkován podzemními mikroby. Centrála NASA se rychle vrhla - možná se obávala opakování mediálního šílenství kolem marťanského meteoritu - a prohlásila, že nemá žádné přímé údaje podporující tvrzení o životě na Marsu.

vazba čínských žen byla

Jen o několik dní později však evropští vědci oznámili, že v atmosféře Marsu detekovali formaldehyd, další sloučeninu, kterou na Zemi produkují živé bytosti. Krátce nato vědci z Evropské kosmické agentury zveřejnili snímky Elysium Plains, oblasti podél rovníku Marsu. Tvrdili, že struktura krajiny ukazuje, že tato oblast byla zmrzlým oceánem jen před několika miliony let - ne dlouho, v geologickém čase. Zmrzlé moře tam může být ještě dnes, pohřbené pod vrstvou sopečného prachu. Zatímco na povrchu Marsu ještě nebylo možné najít vodu, někteří vědci studující marťanské vpusti říkají, že tyto rysy mohly být vytvořeny podzemními kolektory, což naznačuje, že voda a životní formy, které vodu vyžadují, mohou být skryty pod povrchem.

Andrew Steele je jedním z vědců, kteří navrhují novou generaci zařízení pro zkoumání života na Marsu. Jeden nástroj, který plánuje exportovat na Mars, se nazývá microarray, skleněný sklíčko, na které jsou připojeny různé protilátky. Každá protilátka rozpoznává a zachycuje se na konkrétní molekule a každá tečka konkrétní protilátky byla upravena tak, aby zářila, když najde svého molekulárního partnera. Steele má předběžné důkazy o tom, že microarray dokáže rozpoznat fosilní hopany, molekuly nacházející se v buněčných stěnách bakterií, v pozůstatcích 25 milionů let starého biofilmu.

Letos v září Steele a jeho kolegové cestovali na drsný arktický ostrov Svalbard, kde testovali nástroj v extrémním prostředí oblasti jako předehru k jeho nasazení na Marsu. Když ozbrojení norští strážci dávali pozor na lední medvědy, vědci strávili hodiny seděním na chladných skalách a analyzovali úlomky kamene. Výlet byl úspěšný: protilátky proti mikročipům detekovaly proteiny vyrobené odolnými bakteriemi ve vzorcích hornin a vědci se vyhnuli tomu, aby se stali potravou pro medvědy.

Steele také pracuje na zařízení s názvem MASSE (Modular Assays for Solar System Exploration), které je předběžně určeno k letu na expedici Evropské kosmické agentury na Mars v roce 2011. Představuje si, že by rover drtil kameny na prášek, který by mohl být umístěn do MASSE, který bude analyzovat molekuly pomocí mikročipu a hledat biologické molekuly.

Dříve, v roce 2009, NASA zahájí Mars Science Laboratory Rover. Je navržen tak, aby kontroloval povrch hornin kvůli zvláštním texturám zanechaným biofilmy. Laboratoř Mars může také hledat aminokyseliny, stavební kameny bílkovin nebo jiné organické sloučeniny. Nalezení takových sloučenin by neprokázalo existenci života na Marsu, ale podpořilo by to případ a přimělo vědce NASA, aby se podívali blíže.

Jak budou analýzy Marsu obtížné, jsou ještě komplikovanější díky hrozbě kontaminace. Mars navštívilo devět kosmických lodí, od Mars 2, sovětské sondy, která se zřítila na planetu v roce 1971, až po NASA Opportunity and Spirit. Kdokoli z nich mohl nést stopující pozemské mikroby. Je možné, že tam nouzově přistáli a líbilo se jim tam, a pak je vítr mohl zavát všude, říká Jan Toporski, geolog na univerzitě v Kielu v Německu. A stejná meziplanetární hra nárazníků, která vrhla kousek Marsu na Zemi, mohla zasypat kousky Země na Marsu. Pokud by jedna z těchto pozemských hornin byla kontaminována mikroby, mohly by organismy na Marsu přežít - alespoň na nějaký čas - a zanechat tam stopy v geologii. Vědci si přesto věří, že mohou vyvinout nástroje pro rozlišení mezi importovanými pozemskými mikroby a marťanskými mikroby.

Najít známky života na Marsu není zdaleka jediným cílem. Pokud najdete obyvatelné prostředí a nenajdete ho obydlené, pak vám to něco říká, říká Steele. Pokud není život, tak proč není život? Odpověď vede k dalším otázkám. První by bylo to, co dělá Zemi bohatou na život tak výjimečnou. Nakonec se úsilí vynaložené na detekci primitivního života na Marsu může ukázat jako největší hodnota právě tady doma.





^