Kosminiai gyvybės įrodymai

Gyvybės atsiradimas Žemėje tebėra paslaptis, tačiau daugėja neįtikėtinų faktų, patvirtinančių mūsų nežemišką prigimtį. Kai kurie astrobiologai mano, jog  prieš milijardus metų Žemė sulaukė svečių iš kosmoso. Tai buvo itin atsparūs kosminiams išbandymams gyvybės ambasadoriai. Tokie, kaip bakterijos, akritarchai, dumbliai ir titnagumbliai (vadinti diatomais) atskrieję kometomis. Šių dangaus kūnų vaidmuo mūsų planetos evoliucijoje dar nepakankamai suvokiamas. Astronomų skaičiavimais, net šiuo metu ant Žemės paviršiaus kasdien nukrenta tūkstančiai tonų meteoritų. Astrobiologai teigia kai kuriuose jų suradę itin atsparių, primityvių gyvybės formų fosilijų. Apie tai kalbamės su Lietuvoje viešėjusiu prof. Richardu Hooveriu. Jis pastaruosius dvidešimt metų tyrinėja ekstremofilus – mikroorganizmus, gyvenančius pačiose atšiauriausiose Žemės vietose ir mikrofosilijas anglinguose meteorituose.

Mokslininkas keliauja po visą planetą. Jis dalyvavo ekspedicijoje Rytų Sibire. Atliko gręžinius Kolymoje, Jakutsko ežero pakrantėje, prie Rytų Sibiro jūros. Tris kartus lankėsi Antarktidoje. Pragręžę Untersee ežero ledą, jis su kolegomis paėmė ledo ir poledinio vandens mėginius. Taip pat dugne, 96 metrų gylyje gyvenančių ekstremofilų mėginius. Tyrė hiperšarminius ir hiperrūgštinius ežerus Kalifornijoje ir Islandijoje. Antarktidos polediniame ežere Untersee mokslininkai atrado klestinčias archaiškų fotosintezuojančių organizmų – melsvadumblių kolonijas,formuojančias plonas plėveles ant karbonatinių darinių – stromatolitų. Ežero dugne tokių purpurinės spalvos stromatolitinių kolonijų aukštis siekia pusę metro. Šiais laikais stromatolitai susidaro tik keliose vietose: vakarinėje Australijos pakrantėje, Bahamuose, taip pat superdruskinguose Andų ežeruose. Ankstyviausi stromatolitų pėdsakai Žemėje atrasti prieš 3.8 mlrd. metų. Vadinasi, arba gyvybė atsirado labai sparčiai, prabėgus vos keliems šimtams mln. metų nuo planetos susiformavimo, arba pirmieji gyvi organizmai yra kosminiai turistai.

Profesorius R. Hooveris įsitikinęs, kadtai liudija biologinės medžiagos perdavimą iš organizmų, pasiekusių mūsų planetą pačioje jos evoliucijos pradžioje, kai Žemėje atsirado skysto vandens. Ko gero, tie organizmai ir dabar atkeliauja kometomis ir meteoritais. Geriausias būdas tą įrodyti – ištirti kometų liekanomis vadinamus meteoritus. Garsiausi angliniai chondritai, susilaukę tyrėjų dėmesio: Orgueil, nukritęs 1864 m. Prancūzijoje, Murchison, nukritęs Australijoje 1969 metais. Na, ir Polonnaruwa, 2012 metais rastas Šri Lankoje. 1961 metais geologas naftininkas Bartholomew Nagy, naudodamas dujų chromatografą, tyrinėjo naftingus argilitus. Jau pirmajame anglingame chondrite, kuris nukrito Prancūzijoje, netoli Alais  miestelio 1806 metais, buvo rasta organinių junginių. Tokių kaip amino rūgštys, kerogenas ir pan. Ištyręs Alais ir Orgueil meteoritus jis nusprendė, kad šiuos organinius junginius susintetino juose buvusios gyvybės formos.

Tai paskatino net Pasterą pabandyti kultivuoti Orgueil rastus mikroorganizmus. Tiesa, kadangi nepavyko, jis neišspausdino bandymo rezultatų. B. Nagy atliko tyrimus ir įsitikino, kad organiniai junginiai Orgueil meteorite yra tokie patys, kaip argilituose Tai biologinių procesų produktas. Pro mikroskopą jis pastebėjo mikroskopines struktūras, kurios, jo manymu, buvo biologinės kilmės. Jie su kolega mikrobiologu išspausdino straipsnį „Nature” žurnale. Be abejo, su tuo iki šiol daug kas nesutinka. Šiuo darbus atkakliai tęsia R. Hooveris. Jis tiria Murchisono meteoritą, ieškodamas gyvybės pėdsakų. Jame rasta septyniolika įvairių amino rūgščių. Įdomu tai, kad iš dvidešimties amino rūgščių, kurios sudaro Žemėje gyvenančių organizmų baltymus, šiame meteorite yra tik dvylika. O iš penkių nukleorūgšių bazių randamos tik trys. Jame nėra citozino ir timino. Jeigu tai būtų biologinis užkratas, turėtume surasti visas penkias bazes ir  dvidešimt aminorūgščių. Tačiau tų pačių molekulių mes nerandame ir dinozaurų kauluose, vabzdžiuose, kurie sustingę gintare.  Mat šios molekulės laikui bėgant suyra. Timino skilimo pusperiodis yra lygus maždaug 1.7 mln. metų. Citozino – 70.000 metų. Taigi, timino nebuvimas rodo, kad čia buvusi gyvybė išnyko prieš kelis pusperiodžius. Tokie tyrimai atliekami, atskeliant uolienų fragmentus ir tyrinėjant jų vidinį paviršių. Paprastai naudojama rentgeno spektroskopija. Taip nustatoma pastebėtų objektų cheminė prigimtis ir įrodoma, jog tai gali būti suakmenėjusių gyvų organizmų liekanos.

Prof. R. Hooveris surado labai aiškių vandenyje gyvenančių organizmų fosilijų. Visų pirma cianobakterijų, bet taip pat įvairių dumblių, bakteriokokų, ir protistų. Eukariotų, titnagumblių anglinguose meteorituose. Per pastaruosius dešimt metų jis stengėsi išvengti užkratų, sterilizuodamas mėginius. Tačiau reikėjo rasti būdus atskirti šiuolaikinių mikroorganizmų užkratą nuo tenykščių mikrofosilijų. Šiuo atveju padėjo atsitiktinumas. Mokslininkas pastebėjo, kad veikiant mėginius elektronų pluoštu azoto atmosferoje, šiuolaikiniai gyvi mikroorganizmai ima švytėti mėlynai. Azotas padeda atskirti senovinę biologiją nuo dabartinės. Azotas randamas visose ląstelėse, visuose baltymuose, visose amino rūgštyse, polipeptiduose, fermentuose ir t.t. Tačiau kai ląstelė miršta, laikui bėgant baltymai ir polipeptidai suyra, taip pat sunyksta ir DNR. Azotas grįžta į dinitro molekulės formą, į atmosferą. Tai vadinama azoto ciklu. Be šito ciklo mes negalėtume egzistuoti. Visas azotas liktų uolienose. Jeigu, naudojant elektronų pluoštą įvairiems elementams sužadinti filamentuose, nesimato azoto signalo, tai reiškia, kad mėginys labai senas.

Keliauti kosmosu gali tik ekstremalai. Puikiai žinoma, kad Žemėje yra mikroorganizmų, gyvenančių rūgštinėje arba šarminėje aplinkoje, arba beveik verdančiame vandenyje, nenaudojančių deguonies, nebijančių radioaktyvumo. Jie gali išbūti milijonus metų be vandens. Tačiau atsidūrę vandenyje, kaip mat atgyja ir ima daugintis. Todėl net kosminis šaltis ar rentgeno spinduliavimas jų nesunaikina. 2010 m. mokslininkai Šiaurės Atlanto vandenyne, keturių kilometrų gylyje ant Titaniko liekanų aptiko mikroorganizmus, ryjančius metalą ir pavadino juos Halomonas Titanicae. Jie tokie ėdrūs, kad po keliolikos metų Titaniko gali nebelikti. Logiška, kad tokie Žemės gyventojai galėjo užsigrūdinti būtent ilgoje kelionėje kosmine erdve.

Tyrinėjant ekstremofilines archėjas, sierą redukuojančias bakterijas, cianobakterijas ir titnagumblius paaiškėjo, kad jie labai atsparūs UV spinduliuotei, gama, rentgeno spinduliuotei. Jos išlieka gyvybingos net vakuume. Taigi, kometos gali tapti tokių mikroorganizmų būstinėmis. Pažvelkime į jas atidžiau. Kometos sudarytos iš ledo, dulkių, sudėtingų organinių junginių, angliavandenilių hidratų ledo. Tai lediniai purvo kamuoliai, padengti labai juoda angline pluta. Oorto debesyje tokių nedidelių ledinių kūnų yra trilijonai. Tai kometų rezervuaras.  Savo uodegas jos įgyja artėdamos prie Saulės, maždaug pasiekusios Jupiterio orbitą. Uodega, vadinama koma, sudaryta iš vandens garų, anglies dioksido ir kitokių dujų. Ją supa vandenilio debesis. Artėjant prie saulės, dujų ir dulkių geizeriai pradeda veržtis pro plutą. Kometos turi ne tik vandens, bet ir sudėtingų organinių junginių bei polimerų. Vandenilio sulfido, vandenilio ir kitų energijos šaltinių, reikalingų chemolitotrofams (anaerobinėms ciano bakterijoms). Kadangi temperatūra, rūgštingumas, sulfatų ir sieros koncentracijos kometose labai kinta, išgyventi gali titnagumbliai, ciano bakterijos, sieros, geležies bakterijos ir archėjos. Kometos turi ingredientų, būtinų tokiems ekstremofilams kaip psichrotolerantai, termofilai, halofilai, alkalifilai, acidofilai ir radiacijai atsparios formos. Naujausių duomenų gavo projekto „Roseta“ tyrėjai, sugebėję ant kometos 67P nutupdyti Philae zondą. Astrobiologų laukė didžiulis siurprizas. Iki šiol buvo publikuota tik viena spalvota 67P Čiuriumovo_Gerasimenko kometos nuotrauka. Viename tekste, kuris buvo pristatytas mokslinėje konferencijoje Kalifornijoje prieš trejus ar ketverius metus. Toje fotografijoje matyti rožinė ir tamsiai raudonos spalvos dėmės su nedideliais žalios ir mėlynai žalios spalvos lopinėliais. Daugiau nepasirodė jokių kitų spalvotų nuotraukų. Tos spalvos atitinka cianobakterijų spalvų gamą. Kai R. Hooverio kolegos nusileido į Untersee ežero dugną, jie nufilmavo cianobakterijas ant stromatolitų. Jos buvo rožinės, raudonos ir purpurinės. Jų spalva tokia, kadangi bakterijos auga gana tamsioje aplinkoje. Todėl naudoja kitus šviesai jautrius pigmentus, siekdamos kuo efektyviau išnaudoti saulės šviesą. Kometos atmosferoje „Rosetta“ užfiksavo aminorūgštį gliciną, įprastai randamą baltymuose, ir fosforą – svarbų DNR ir ląstelių membranų komponentą. „Philae“ ant pačios kometos surado glikolio aldehidą.

Planetas prie kitų saulių tyrinėjantys mokslininkai galvojo, kaip nustatyti, ar tokia planeta turi gyvybę. Ir jie sugalvojo, kad reikia ieškoti biožymenų. Du tokie žymenys: metanas ir molekulinis deguonis. Kodėl? Deguonis toks reaktyvus, kad molekulinį deguonį galima rasti Žemėje tik tada, kai yra gyvų organizmų. „Roseta“ misija užfiksavo ir gana reikšmingus molekulinio deguonies kiekius 67P kometos komoje. Beje, jeigu mūsų planetą nuolat pasiekia nežemiškos gyvybės formos, tokios kaip virusai, jie gali turėti itin svarbią misiją – spartinti gyvų organizmų evoliucijos procesus. Mat yra žinomas toks reiškinys, kaip horizontalus genų perkėlimas. Tai efektyvus būdas papildyti kokio nors organizmo genomą naujais genais. Gamtoje iš tiesų egzistuoja horizontalus genų perkėlimas. Laboratorijoje galima geno fragmentą iš vieno organizmo perkelti į kitą. ir tas organizmas toliau dauginasi, perduodamas įskiepytą geną. Bakteriofagai irgi daro tą patį. Tačiau jie tai daro nuo tada, kai Žemėje atsirado gyvybė. Taigi, fagai galbūt atlieka esminį vaidmenį rūšių pasikeitime iš vienos į kitą.

Naujausias šio proceso įrodymas – zika viruso epidemija. Jeigu šis lytiniu būdu perduodamas virusas užkrečia nėščiąją, gimsta kūdikis su neišsivysčiusiomis smegenimis – mikrocefalas. Ar gali būti, kad taip gamta nusprendė pasukti evoliuciją atgal ir sumažinti žmonių smegenis? Juk yra pastebėta, kad prieš maždaug du milijonus metų žmogaus smegenų tūris ėmė sparčiai augti ir per pusantro milijono metų padvigubėjo. Mūsų smegenų audinyje randama tokių virusinės genetinės medžiagos pėdsakų.

Jau 1977 m. astronomas Fredas Hoyle‘as ir Chandra Wickramasinghe ėmė kalbėti apie Panspermiją – hipotezę, kad Visatoje egzistuoja gyvybė, į Žemę atkeliavusi kosminiais kūnais. Pastaruoju metu idėja įgauna antrą kvėpavimą.  2015 metais kitas NASA dirbantis mokslininkas, dr. Chris McKėjus pareiškė, jog panspermijos hipotezę verta rimtai apsvarstyti, atsižvelgiant į naujausius faktus. Tai padėtų žmonijai geriau suvokti, kas yra gyvybė. Ir ko ieškoti būsimose misijose į Marsą, Enceladą ar Titaną. Jeigu gyvybė iš tiesų yra kosminis reiškinys, tai pakeistų mūsų požiūrį į pasaulį ir pačius save. Be abejo, tam dar prireiks nemažai mokslininkų pastangų.

Rolandas Maskoliūnas ir Ieva Knipaitė