Prostor

Vědci objevují, že exponované bakterie mohou přežít ve vesmíru roky Věda

Robotické rameno na Mezinárodní vesmírné stanici v roce 2015, obklopené nekonečným pozadím temného neživého prostoru, namontovalo v roce 2015 na zábradlí 250 mil nad Zemi krabici exponovaných mikrobů. Výdatné bakterie neměly žádnou ochranu před náporem kosmického ultrafialového záření, gama záření a rentgenového záření. Zpět na Zemi vědci přemýšleli nad tím, zda bakterie mohou přežít tyto podmínky až tři roky, délku experimentu, a pokud ano, co by výsledky mohly vědcům říci o schopnosti života cestovat mezi planetami.

Mikrobiologové strávili desítky let studiem extremofilů, organismů, které snášejí extrémní podmínky, aby zatahali za tajemné nitky toho, jak na Zemi kvetl život. Někteří extremofilové mohou žít nechráněně ve vesmíru několik dní; jiní mohou vydržet roky, ale pouze vybojováním domu ve skalách. Tato zjištění podporují teorii, že život, jak jej známe, se může přenášet mezi planetami uvnitř meteoritů nebo komet. Nyní, nové poznatky publikováno dnes v Hranice v mikrobiologii, na základě tohoto experimentu na Mezinárodní vesmírné stanici ukázat, že bakterie Deinococcus radiodurans může přežít ve vesmíru alespoň tři roky. Akihiko Yamagishi, mikrobiolog z Tokijské univerzity farmacie a biologických věd, který studii vedl, říká, že výsledky také naznačují, že mikrobiální život by mohl cestovat mezi planetami nechráněnými skálou.

Studie proběhla mimo Japonská laboratoř Kibo na Mezinárodní vesmírné stanici. Ale dlouho předtím, než se Yamagishiho experiment dostal na oběžnou dráhu, chtěla japonská agentura pro průzkum vesmíru JAXA, aby je jeho tým přesvědčil, že uspěje předem. Chtěli jsme říci: „Nevíme - musíme to jen vyzkoušet.“ Ale to není pro vesmírné experimenty povoleno, říká Yamagishi. Museli jsme tedy zvážit, jak je přesvědčit.





Yamagishi a jeho tým zvažovali několik druhů bakterií a Deinococcus radiodurans vynikal jako výjimečný. V letech 2010 až 2015 jeho tým provedl experimentální testování D. radiodurany proti simulovaným podmínkám Mezinárodní vesmírné stanice. Na paprsky vyslali vysokou úroveň radiace, poklesli tlaky na vesmírné vakuum a za pouhých 90 minut houpali teplotami 140 stupňů Fahrenheita. Zjistili, že buňky byly pozoruhodně odolné vůči přívalu stresu. Ukázali jsme, že [bakterie] přežijí provedením těchto experimentů na zemi, a oni nás přijali a uvěřili nám, říká. Tým získal souhlas JAXA a jejich astrobiologický experiment měl být zahájen raketou SpaceX v dubnu 2015.

Před zahájením experimentu došlo k plánovanému experimentu. Yamagishi a tým původně plánovali experimentovat s astronauty, ale dozvěděli se, že už na ně nemají možnost upoutané vědecké experimenty venku Mezinárodní vesmírná stanice. Naštěstí tým dokázal pomocí této robotické paže navrhnout experiment.



S raketou SpaceX vystoupily tři panely bakterií: jeden na jeden rok expozice, druhý na dva roky a další na tři roky. Poté, co astronauti připravili panely, robotické rameno ovládané ze Země popadlo panely a nastavilo je na místo. Každý panel obsahoval dvě malé hliníkové destičky poseté 20 mělkými jamkami pro různé velikosti bakterií. Jedna deska směřovala dolů k Mezinárodní vesmírné stanici; druhý ukázal směrem ke vesmíru.

Kiboovo robotické rameno každý rok odpojilo platformu, která drží panely, a přivedl ji zpět do ISS, aby astronauti mohli poslat vzorky zpět na Zemi k analýze. Jejich výsledky ukazují, že Deinococcus bakterie přežily tříletý experiment. Deinococcus bakteriální buňky ve vnějších vrstvách hmot zemřely, ale tyto mrtvé vnější buňky chránily ty uvnitř před nenapravitelným poškozením DNA. A když byly masy dostatečně velké - stále tenčí než milimetr - buňky uvnitř přežily několik let.

Připomnělo mi to přesně strategii, kterou cyanobakterie používají v Andách, říká Nathalie Cabrol, astrobiologka, která nemá žádnou studii a řídí Centrum pro výzkum Institutu pro vyhledávání mimozemské inteligence (SETI) Carla Sagana v Institutu. Cabrol studoval, jak sinice, jedna z nejstarších forem života Země, snášejí intenzivní sluneční záření tím, že se organizují ve vrstvách, kde buňky umírají zvenčí a přežívají uvnitř. Byla potěšena tím, co nám tyto výsledky mohou říci o extremofilech na Zemi.



Kromě ochranných vrstev buněk v masách D. radiodurans , jsou pozoruhodně odolné vůči poškození radiací. Jejich geny kódují jedinečné proteiny, které opravují DNA. Zatímco lidské buňky nesou asi dvě kopie DNA a většina bakteriálních buněk jednu, D. radiodurans obsahovat nad 10 nadbytečné kopie. Mít více kopií důležitých genů znamená, že buňky mohou chrlit více kopií proteinů, které fixují DNA poškozenou zářením. Tento inherentní obranný mechanismus v kombinaci s ochrannými vnějšími vrstvami buněk udržoval mikroby naživu i přes úrovně záření více než 200krát vyšší než na Zemi.

Na základě svých údajů o tom, jak každý další rok ovlivnil buňky, tým předpovídá toto cestování D. radiodurans masy mohly přežít dva až osm let mezi Zemí a Marsem - a naopak. Podle něj je tedy možné přežít během přepravy. To nám říká, že musíme brát v úvahu původ života nejen na Zemi, ale také na Marsu.

D. radiodurans není jediný organismus, o kterém je známo, že přežívá ve vesmíru. Předchozí studie ukázaly, že tardigrady vydrží v přímé expozici pouze 10 dní. Vědci také testovali Bacil a Deinococcus bakterie na dlouhé úseky na oběžné dráze, ale pouze s ochranou před toxickým zářením.

[Tyto studie] navrhují, aby spory mikrobů mohly přežít uvnitř horniny - to je lithopanspermie , říká Yamagishi. Lithopanspermia je variace teorie panspermie, která předpokládá, že život na Zemi mohl pocházet z mikrobů jiné planety. Yamagishi však tvrdí, že jeho výsledky extremofilů, které vydrží přímé vystavení po celé roky bez hornin, jsou důvodem pro nový termín: hromadná panspermie. Tato teorie naznačuje, že mikroby mohly přistát na Zemi spíše ve shlucích než ve skalách.

nejlepší seznamka pro bohaté nezadané

Jiní odborníci však váhají s přijetím massapanspermie.

Už jsem byla trochu prodána s myšlenkou, že život se mohl přenést mezi Zemí a Marsem, říká Natalie Grefenstette, teoretická astrobiologka z institutu Santa Fe, která není s prací spojena. Důkazy pro lithopanspermii ji přesvědčily, že přenos života je možný, ale vidí pro masapanspermii jedno zásadní omezení: volně plovoucí buněčné masy by musely přežít vystřelení z jedné planety a znovu vstoupit na jinou. To jsou obrovské požadavky, říká. Má podezření, že putující shluk exponovaných buněk by před přistáním shořel jako meteory.

Cabrol také zpochybňuje možnost massapanspermie. To ukazuje radiodurany může přežít tři roky, pokud je vrstvený velmi daleko od počtu, který potřebujeme radiodurany být schopen udělat skok na Mars. Ačkoli jsou teoreticky možné celoroční výlety, vědci odhadují že může trvat až několik milionů let, než hmota opustí jednu planetu a přistane na jiné ve sluneční soustavě.

Význam této studie je menší, když dokazuje, že je možná masapanspermie nebo panspermie, říká Cabrol. Ale pro mě to ukazuje, že musíme být velmi opatrně s naší kontaminací, když jdeme na Mars.

Mnoho zemí podepsalo Smlouvu o vesmíru, což jim zakazuje z přenášení (a rozlití) mikrobů na jiné planety. Pokud by například kosmická loď náhodně vylila mikroby na Mars, poškodilo by to budoucí mise za účelem nalezení života na planetě. Vědci by s absolutní jistotou nevěděli, zda detekují marťanské mikroby. NASA šla do velké délky sterilizovat rover Mars 2020 tak, že jej upečete při sterilních teplotách a každou část otřete sterilním oblečením. Tato studie zdůrazňuje, jak překvapivě důležité je udržovat jakoukoli kosmickou loď zcela bez mikrobů.

Yamagishi doufá, že bude provádět další experimenty s expozicí ještě dále od Země, a to i podle návrhu NASA Měsíční brána blízko Měsíce. A s cílem pokročit v otázkách původu života se jeho tým vyvíjí mikroskop hledat život pod povrchem Marsu.

„V prostředích, kde jsme si nemysleli, že by život mohl přežít, víme, že nyní může,“ říká Grefenstette. 'Tato studie to také ukazuje - a tak neustále tlačíme zpět bariéru toho, čeho může život na Zemi dosáhnout.'





^