Biolodzy od dawna wiedzą, że życie na ziemi opiera się na sześciu pierwiastkach: węglu, wodorze, azocie, siarce, tlenie i fosforze, zwykle w formie nieorganicznych fosfatów. - Życie, które znamy, wymaga konkretnych chemicznych elementów, a wyklucza inne – wyjaśnia Ariel Anbar, astrobiolog z Uniwersytetu Stanowego Arizony. – Czy jednak to jedyna opcja? Jak bardzo może się różnić organizm od tego, co znamy, i nadal istnieć? Jednym z podstawowych pryncypiów astrobiologii jest to, że życie na innych planetach powinno opierać się na tych samych elementach.
Kosmiczne bakterie
- To taki biologiczny constans, ma być CHNOPS (z angielskiego: carbon - węgiel, hydrogen - wodór, nitrogen - azot, oxygen - tlen, phosphorus – fosfor i sulfur - siarka) – dodaje Felisa Wolfe-Simon, która doktoryzowała się w Arizonie, a teraz kieruje najnowszymi badaniami z ramienia NASA. – To one tworzą proteiny, DNA i tłuszcze.
DNA, czyli kod genetyczny, który stanowi o tym, że dany organizm jest taki a nie inny (i że np. człowiek nie może urodzić myszy) opiera się na fosforze. To właśnie fosfor stanowi budulec kwasów nukleinowych. Dlatego właśnie, jeżeli spekulowało się na temat innych form życia, mówiło się raczej o zamianie węgla na krzem. Okazało się, że natura sama wymyśliła „obce” formy życia – i to na Ziemi. Zamiast fosforu „używają” one arsenu, trującego dla pozostałych organizmów na Ziemi. Wbudowują go w strukturę swoich białek, tłuszczów, a nawet DNA.
Arsen sąsiaduje z fosforem na tablicy Mendelejewa. Obydwa pierwiastki są do siebie bardzo podobne, ale w przypadku „zwykłego” organizmu arsen spowalnia jego funkcje życiowe i doprowadza do śmierci. Nic dziwnego zatem, ze jest głównym składnikiem arszeniku. Tym niemniej – natura wybrała właśnie arsen. Takie „kosmiczne” bakterie naukowcy odkryli w osadach słonowodnego jeziora Mono Lake w stanie Kalifornia w USA.
Przeżyją ci, którzy się adaptują
Naukowcy podjęli laboratoryjną hodowlę bakterii z Mono Lake. Wybrali mikroorganizmy z osadów silnie nasyconych związkami arsenu. W laboratorium do pożywki w ogóle nie dodawali fosforu, przez co zwiększało się stopniowo stężenie arsenu. Eksperyment udało się przeżyć bakteriom ze szczepu GFAJ-1 z rodziny Halomonadaceae. Badacze udowodnili, że są one w stanie wykorzystać one arsen w swej przemianie materii i w ten sposób zastępują brakujący fosfor.
- Organizmy, które wybrały taką dziwną ścieżkę biochemiczną, mogły wspierać „szarą biosferę” w czasie, kiedy życie na Ziemi i na innych planetach dopiero się kształtowało. Na Ziemi przetrwały do dzisiaj w nietypowych niszach – mówi Felisa Wolfe-Simon. Ale czy są obecne na innych planetach?
Już wcześniej naukowcy znajdowali bakterie, które potrafiły przetrwać w ekstremalnie niskich lub wysokich temperaturach, kwaśnych lub zupełnie pozbawionych tlenu. Organizmy, które używają arsenu tak, jak my używamy tlenu czy pożywienia, znajdowane są od dawna. Aby to robić, bakterie muszą jednak pójść na chemiczny kompromis i „wpuścić” arsen do swoich struktur – rozumowali naukowcy. Stąd pomysł przebadania samych biologiczo-chemicznych podstaw istnienia bakterii z Mono Lake.
Co jeszcze można zastąpić?
Właśnie na to pytanie będą teraz szukali odpowiedzi specjaliści z NASA i Uniwersytetu w Arizonie.
- W tej chwili nie wiemy jeszcze, czy życie jest anomalią, która występuje tylko na Ziemi, czy też może Wszechświat jest zasadniczo “bioprzyjazny” – mówi Paul Davies z Uniwersytetu Stanowego w Arizonie, jeden ze współautorów najnowszych badań. – Chociaż zdroworozsądkowo byłoby założyć to ostatnie, na razie nie mamy żadnych dowodów. Nasze badania to jednak z pewnością dopiero wierzchołek góry lodowej.
Bez wątpienia naukowcy otwierają właśnie nowy rozdział w mikrobiologii. W badania zaangażowała się, oczywiście, NASA. Lepsze poznanie teoretycznych możliwości rozwoju życia, pozwoli poszukiwać go skuteczniej na innych planetach.
