Idėja, kad gyvybė gali plisti iš vieno pasaulio į kitą, siekia dar Senovės Graikijos laikus ir filosofo Anaksagoro samprotavimus. Ši teorija vadinama panspermija. Nors ji nėra plačiai pripažinta pagrindinėje mokslo bendruomenėje, vis dėlto išliko aktuali iki šių dienų. Pastaraisiais metais šią mintį iš dalies sustiprino augantis supratimas, kad gyvybės cheminiai statybiniai blokai Visatoje yra kur kas labiau paplitę, nei manyta anksčiau.

Naujas ekstremofilų tyrimas rodo, kad bent kai kurie iš jų gali išgyventi išmetimą iš Marso po asteroido smūgio. Pasirodo, jie gali atlaikyti ne tik itin didelį slėgį tiesioginio smūgio metu, bet ir kelionę tarp planetų, nepaisant daugybės jos keliamų pavojų. Tai įmanoma tuo atveju, jei mikroorganizmai įstringa po smūgio susidariusiose nuolaužose.

Tyrimas, pavadintas „Ekstremofilas išgyvena trumpalaikius slėgius, susijusius su smūgio sukeltu išmetimu iš Marso“, paskelbtas žurnale „PNAS Nexus“. Pagrindinė straipsnio autorė – „Johns Hopkins“ universiteto Mechanikos inžinerijos katedros magistrantė Lily Zhao.

Tyrėjai siekė atsakyti į klausimą, ar mikroorganizmai gali išgyventi ekstremalias sąlygas, kurias sukuria smūgiai. Tokie įvykiai per labai trumpą laiką sukelia milžinišką įtampą, todėl susidaro itin didelis slėgis ir staigus apkrovimas.

Norėdami tai išsiaiškinti, mokslininkai pasirinko ekstremofilą „Deinococcus radiodurans“, kuris jau seniai žinomas kaip gebantis išgyventi pavojingomis kosminėmis sąlygomis. Šis mikroorganizmas yra vienas dažniausiai tiriamų ekstremofilų.

Jis laikomas atspariausia radiacijai žinoma gyvybės forma. Be to, gali ištverti šaltį, dehidrataciją, vakuumą ir net rūgštinę aplinką. Dėl atsparumo keliems skirtingiems pavojams jis kartais vadinamas poliekstremofilu.

Laboratorinių eksperimentų metu mokslininkai „Deinococcus radiodurans“ veikė itin dideliu trumpalaikiu slėgiu, taip imituodami smūgio poveikį. Vėliau jie vertino, kokia dalis mikroorganizmų išgyveno, kaip išlikusieji taisė patirtą žalą ir kaip molekuliniu lygmeniu reagavo į smūgį.

„Tikėjomės, kad jis žus jau prie pirmojo slėgio lygio. Vis didinome greitį ir bandėme jį sunaikinti, tačiau tai pasirodė labai sunku“, – teigė Lily Zhao.

Iš išgyvenusių mėginių buvo išskirta ir ištirta RNR. Analizė parodė, kad didėjant slėgiui didėjo ir organizmo patiriamas biologinis stresas. Vis dėlto kai kuriuose eksperimentuose išgyvenamumas išliko didelis.

„Mes parodėme, kad ekstremofilas „D. radiodurans“ pasižymi stulbinamai dideliu išgyvenamumu ir gyvybingumu net po to, kai buvo paveiktas iki 3 GPa siekiančiu slėgiu“, – rašė tyrimo autoriai.

„Didėjant slėgiui, „D. radiodurans“ rodė vis daugiau biologinio streso požymių, kuriuos nustatėme atlikę paveiktų mėginių transkripcinę analizę“, – teigė tyrėjai.

Anot mokslininkų, gauti rezultatai leidžia manyti, kad mikroorganizmai gali išgyventi gerokai ekstremalesnes sąlygas, nei buvo manyta iki šiol. Tai reiškia, kad jie teoriškai galėtų ištverti tokias sąlygas, kuriomis susidaro išmetamos nuolaužos, galinčios keliauti tarp planetų sistemų.

Vyresnysis tyrimo autorius, inžinierius K. T. Ramesh, tiriantis medžiagų elgesį ekstremaliomis sąlygomis, pabrėžė šio atradimo svarbą.

„Gyvybė iš tiesų gali išgyventi, kai yra išmetama iš vienos planetos ir nukeliauja į kitą. Tai labai reikšmingas atradimas, keičiantis požiūrį į klausimą, kaip atsiranda gyvybė ir kaip ji atsirado Žemėje“, – sakė K. T. Ramesh.

Tyrėjai taip pat analizavo mėginius po smūgių, siekdami nustatyti galimus ląstelių pažeidimus. Naudodami transmisinę elektroninę mikroskopiją jie palygino nepažeistą kontrolinį mėginį su mėginiais, paveiktais 1,4 GPa ir 2,4 GPa slėgiu. Nustatyta, kad esant didesniam slėgiui atsirado struktūrinių ir morfologinių pokyčių.

Mokslininkų teigimu, 1,4 GPa slėgį patyrusios ląstelės išlaikė panašią morfologiją bei membranos ir ląstelės sienelės struktūrą kaip kontrolinis mėginys. Tačiau 2,4 GPa slėgį patyrusiose ląstelėse jau buvo matyti vidinių pažeidimų ir ląstelės sienelės defektų.

Vis dėlto svarbiausia tyrimo išvada ta, kad „D. radiodurans“ gali atlaikyti itin didelį, nors ir trumpalaikį, slėgį patirdamas palyginti nedidelį neigiamą poveikį.

Įdomu ir tai, kad laboratorinė įranga neatlaikė slėgio anksčiau, nei žuvo visi „D. radiodurans“ mėginiai.

Skaičiuojama, kad smūgiai Marse mėginius galėtų paveikti net iki 5 GPa siekiančiu slėgiu, o kai kuriais atvejais ir didesniu, priklausomai nuo įvairių veiksnių. Vis dėlto tai, kad „D. radiodurans“ išgyveno iki 3 GPa slėgį, yra svarbi žinia panspermijos hipotezės šalininkams.

„Parodėme, kad gyvybė gali išgyventi didelio masto smūgį ir išmetimą. Tai reiškia, kad gyvybė potencialiai gali judėti tarp planetų. Galbūt mes patys esame marsiečiai“, – įsitikinusi Lily Zhao.

Tačiau šie rezultatai svarbūs ne vien panspermijos teorijai. „D. radiodurans“ gebėjimas išgyventi ekstremalų slėgį rodo ir kitą galimą scenarijų – šie mikroorganizmai galėtų netyčia nukeliauti iš Žemės į Marsą ar kitur su žmonių siunčiamais marsaeigiais arba nusileidimo aparatais.

„Gali būti, kad turime labai atsargiai rinktis, kokias planetas lankome“, – sakė K. T. Ramesh.

Tyrimo autoriai pabrėžia, kad šios išvados yra reikšmingos siekiant suprasti kraštutines gyvybės ribas, planetų apsaugą, kosminių misijų planavimą ir gyvybės sklaidos planetų sistemose galimybę.