Mintis, kad gyvybė gali plisti iš vieno pasaulio į kitą, siekia senovės Graikiją ir filosofą Anaksagorą. Ši idėja vadinama panspermija. Nors panspermija nėra vyraujanti šiuolaikinio mokslo teorija, ji iki šiol išlieka aktuali. Tam papildomo pagrindo suteikia vis geriau suprantamas faktas, kad cheminiai gyvybės „statybiniai blokai“ Visatoje yra kur kas labiau paplitę, nei manyta anksčiau.
Nauji ekstremofilų tyrimai rodo, kad bent kai kurie mikroorganizmai galėtų išgyventi išmetimą iš Marso, kurį sukelia asteroido smūgis. Jie pajėgūs ne tik atlaikyti itin didelį slėgį, susidarantį smūgio metu, bet ir ištverti kelionę tarp planetų, nepaisant daugybės su tuo susijusių pavojų. Tai tampa įmanoma tuomet, kai mikroorganizmai smūgio metu įstringa į kosmosą išmestų uolienų ir dulkių nuolaužų masėje.
Tyrimas, pavadintas „Extremophile survives the transient pressures associated with impact-induced ejection from Mars“, publikuotas žurnale PNAS Nexus. Pagrindinė autorė – Lily Zhao, Džonso Hopkinso universiteto Mechanikos inžinerijos katedros doktorantė.
Tyrėjai kėlė klausimą, ar mikroorganizmai apskritai gali ištverti staigias, trumpalaikes, tačiau milžiniškas apkrovas. Smūgiai sukuria itin dideles jėgas per labai trumpą laiką, todėl susidaro ekstremalūs slėgiai ir labai dideli apkrovos kitimo greičiai. Būtent tokias sąlygas komanda siekė imituoti laboratorijoje.
Eksperimentams pasirinktas ekstremofilas Deinococcus radiodurans, seniai žinomas kaip vienas atspariausių mikroorganizmų nepalankioms aplinkos sąlygoms ir dažnai naudojamas ekstremofilų tyrimuose. Šis mikroorganizmas laikomas atspariausia žinoma gyvybės forma radiacijai, be to, gali išgyventi šaltį, dehidrataciją, vakuumą ir net rūgščią terpę. Dėl gebėjimo atlaikyti įvairius pavojus jis neretai vadinamas poliekstremofilu.
Laboratorijoje mokslininkai veikė D. radiodurans labai dideliais, bet trumpalaikiais slėgiais, taip imituodami asteroido smūgio sukeltą „šoką“. Po poveikio buvo vertinama, kokia dalis mikroorganizmų išliko gyvi, kaip išgyvenusios ląstelės taiso pažeidimus ir kaip jos molekuliniu lygmeniu reaguoja į tokį staigų stresą.
Kaip teigė L. Zhao, mėginant sunaikinti šiuos mikroorganizmus teko ne kartą didinti poveikį, tačiau tai pasirodė esą labai sudėtinga. Iš išgyvenusių mėginių buvo išskirta ir ištirta RNR. Rezultatai parodė, kad didėjant slėgiui didėjo ir biologinio streso požymiai, tačiau kai kuriuose bandymuose išgyvenamumas išliko stebėtinai aukštas.
Autoriai nurodo, kad D. radiodurans išsaugojo nepaprastai didelį gyvybingumą net ir po poveikio iki 3 GPa slėgiu. Nors didėjant slėgiui mikroorganizmai demonstravo ryškesnius biologinio streso požymius, tai patvirtino ir transkriptominė (genų raiškos) smūgį patyrusių mėginių analizė.
Tyrėjų teigimu, šie duomenys leidžia manyti, jog mikroorganizmai gali išgyventi kur kas ekstremalesnes sąlygas, nei buvo manoma anksčiau, ir potencialiai – tas, kurios susidaro formuojantis į kosmosą išmetamoms uolienoms, galinčioms keliauti per planetų sistemą.
Vyresnysis autorius K. T. Rameshas pabrėžia, kad toks atsparumas keičia požiūrį į galimus gyvybės atsiradimo ir sklaidos scenarijus: gyvybė teoriškai gali išgyventi, būdama išmesta iš vienos planetos, ir nukeliauti į kitą. Jo vertinimu, tai reikšminga įžvalga, galinti turėti įtakos ir diskusijoms apie tai, kaip gyvybė galėjo prasidėti Žemėje.
Komanda taip pat ieškojo ląstelių pažeidimų požymių po „smūgių“. Tam naudota transmisinė elektroninė mikroskopija (TEM), lyginant kontrolinius mėginius su tais, kurie buvo veikti 1,4 GPa ir 2,4 GPa slėgiu. Buvo aptikti struktūriniai ir morfologiniai pokyčiai, kurie ryškėjo didėjant slėgiui.
Autorių teigimu, esant 1,4 GPa slėgiui ląstelės išlaikė panašią morfologiją ir membranos bei ląstelės sienelės struktūrą kaip kontrolinis mėginys. Tačiau veikiant 2,4 GPa slėgiu jau buvo pastebimi vidinių struktūrų ir ląstelės sienelės pažeidimai.
Vis dėlto svarbiausia išvada išlieka ta pati: D. radiodurans gali atlaikyti neįprastai didelius, nors ir labai trumpalaikius, slėgius su palyginti nedideliais padariniais. Pasak L. Zhao, tyrėjai tikėjosi, kad mikroorganizmai žus jau prie pirmojo slėgio lygio, tačiau teko nuosekliai didinti poveikį. Galiausiai laboratorinė įranga nebeatlaikė anksčiau, nei buvo pasiekta riba, kurioje visiškai žūtų D. radiodurans ląstelės.
Marse asteroido smūgiai gali sukelti iki 5 GPa siekiančius slėgius, o tam tikromis sąlygomis – ir dar didesnius. Vis dėlto faktas, kad D. radiodurans išgyveno iki 3 GPa, suteikia papildomos medžiagos diskusijoms panspermijos šalininkams: bent dalis mikroorganizmų, teoriškai, galėtų išlikti gyvybingi po smūgio ir išmetimo į kosmosą.
Tačiau tyrimo reikšmė neapsiriboja vien panspermijos hipoteze. D. radiodurans gebėjimas išgyventi ekstremalius slėgius rodo ir kitą, praktinį pavojų: egzistuoja kelias, kuriuo tokie mikroorganizmai galėtų netyčia būti pernešti iš Žemės į Marsą ar kitus dangaus kūnus, pavyzdžiui, ant mūsų siunčiamų roverių ar nusileidimo aparatų paviršių.
Dėl to, kaip pabrėžia K. T. Rameshas, planuojant kosmines misijas gali tekti būti kur kas atsargesniems, renkantis tikslus ir vertinant planetinės apsaugos priemones. Apibendrindami autoriai teigia, kad šie rezultatai yra svarbūs siekiant geriau suprasti ekstremalias gyvybės ribas, tobulinti planetinės apsaugos strategijas, projektuoti kosmines misijas ir vertinti galimą gyvybės išplitimą planetų sistemose.
