A Johns Hopkins Egyetem kutatói bizonyították, hogy egyes mikroorganizmusok képesek túlélni a bolygóközi kilökődés extrém fizikai hatásait, ami új alapokra helyezi a pánspermia elméletét.
A pánspermia hipotézise szerint az élet „magjai” nem egyetlen izolált ponton jönnek létre, hanem aszteroidák és meteoritok közvetítésével vándorolnak az égitestek között. Bár az elmélet évtizedek óta foglalkoztatja az asztrobiológusokat, a legfőbb kritikus pont mindig a mechanikai stressz volt: képes-e bármilyen biológiai entitás túlélni azt a brutális erejű becsapódást, amely egy kőzetdarabot kilök egy bolygó gravitációs mezejéből? A PNAS Nexus folyóiratban közzétett legújabb kutatási eredmények szerint a válasz határozott igen.
A kísérleti módszertan: Gázpisztoly és gigapascalok
A Johns Hopkins Egyetem kutatócsoportja, Lily Zhao vezetésével, nem elégedett meg az elméleti modellezéssel. Laboratóriumi körülmények között szimulálták azt a lökéshullámot, amely akkor keletkezik, amikor egy aszteroida a Mars felszínébe csapódik. A kísérlet során a kiválasztott mikroorganizmusokat két acéllemez közé helyezték, majd egy gázpisztoly segítségével 480 km/h-s sebességgel lőttek rájuk lövedékeket.
Ez az eljárás 1 és 3 gigapascal (GPa) közötti nyomást generált. Hogy ezt kontextusba helyezzük: a Föld legmélyebb pontján, a Mariana-árok alján a nyomás körülbelül 0,1 GPa. A tesztelt baktériumoknak tehát a földi legmélyebb óceáni árok nyomásának tíz-harmincszorosát kellett elviselniük egyetlen pillanat alatt.
A tesztalany: Deinococcus radiodurans
A vizsgálathoz a kutatók a Deinococcus radiodurans nevű baktériumot választották, amely a tudományos közösségben rendkívüli szívósságáról ismert. Ez a mikroba képes túlélni az extrém sugárzást, a teljes kiszáradást és a fagyasztást is. Ellenállóképességének kulcsa a többrétegű, robusztus sejtfal és egy rendkívül hatékony DNS-javító mechanizmus, amely képes összefoltozni a széttöredezett genetikai állományt.
A kísérlet során a kutatók transzkripciós profilalkotást alkalmaztak, hogy megfigyeljék, miként reagálnak a sejtek a mechanikai traumára. Az adatok azt mutatták, hogy a túlélő példányok azonnal „vészhelyzeti üzemmódba” kapcsoltak, és minden energiájukat a sejtmembrán és a DNS helyreállítására fordították.
Mérési eredmények és túlélési statisztikák
A vizsgálat számszerűsíthető eredményei rávilágítottak arra, hogy a biológiai rendszerek sokkal rugalmasabbak, mint azt korábban feltételezték. Az alábbi táblázat összefoglalja a baktériumok túlélési arányait a különböző nyomásszinteken:
| Alkalmazott nyomás (GPa) | Túlélési arány (%) | Összehasonlítás (Mariana-árok nyomása) |
|---|---|---|
| 1,4 GPa | ~95% | 14-szeres nyomás |
| 2,4 GPa | ~60% | 24-szeres nyomás |
| 2,9 GPa | <10% | 29-szeres nyomás |
Bár 2,4 GPa felett a sejtmembránok jelentős része fizikai sérülést szenvedett, a populáció több mint fele életképes maradt. Lily Zhao megjegyezte: „Azt tapasztaltuk, hogy a baktériumot rendkívül nehéz elpusztítani. Még akkor is, ha a berendezés fém alkatrészei deformálódni kezdtek, a mikrobák egy része túlélte a behatást.”
Marsi múlt és planetáris védelem
A kutatás jelentőségét növeli, hogy a Mars geológiai múltja – a NASA Perseverance és Curiosity roverjeinek adatai alapján – kedvezhetett az élet kialakulásának. A vörös bolygón talált szerves molekulák, a „boxwork” ásványi szerkezetek és az egykori folyók, tavak nyomai mind egy lakható környezet képét vetítik előre. Ha a Marson valaha létezett mikrobiális élet, az aszteroida-becsapódások révén kilökődő törmelék könnyen eljuttathatta ezeket a szervezeteket a Földre.
„Azt mutattuk be, hogy az élet képes túlélni a bolygóközi kilökődést. Ez azt jelenti, hogy az élet potenciálisan vándorolhat a bolygók között. Talán mi magunk is marsi származásúak vagyunk” – fogalmazott Zhao.
Ez a felfedezés ugyanakkor komoly etikai és technológiai kérdéseket is felvet a „planetáris védelem” (planetary protection) területén. Ha a földi baktériumok ennyire ellenállóak, fennáll a veszélye, hogy az emberi űrszondák véletlenül „megfertőzik” a Marsot vagy más égitesteket, ami visszafordíthatatlanul beszennyezheti az idegen élet utáni kutatást.
Jövőbeli kutatási irányok
A Johns Hopkins kutatói a jövőben más típusú szervezeteket, például gombákat és archeákat is alávetnek hasonló teszteknek. A cél annak meghatározása, hogy létezik-e egy univerzális fizikai határ, amelyen túl a biológiai élet már képtelen a regenerációra. Emellett a kutatók azt is vizsgálják, hogy az ismételt becsapódások szelekciós nyomást gyakorolnak-e a populációkra, létrehozva egy még ellenállóbb, „űrutazásra szelektált” baktériumtörzset.
