Hoe studies van het leven in extreme omstandigheden ons helpen te begrijpen welke vormen van levende organismen we in de ruimte en op andere planeten zullen tegenkomen.
Op een avond in november 1938 werd de reguliere nieuwsuitzending op de Amerikaanse radio onderbroken door een "noodbericht": er waren aliens ontdekt in New Jersey. Paniekstemmen van ooggetuigen vertelden over agressieve indringers. Op de achtergrond klonken schoten, wat erop wees dat alles heel serieus was. Het nieuws bleek helaas nep - het was gewoon een radioshow "War of the Worlds" van H. G. Wells. Maar niet alle luisteraars begrepen dit.
Zelfs decennia later blijft de reactie van het publiek op deze "speciale boodschap" controversieel. Sommigen beweerden dat duizenden mensen in paniek de straat op vluchtten. Anderen zeiden dat ze de intense sociale onrust en onrust niet opmerkten. Hoe het ook zij, het werd voor iedereen duidelijk: als er ooit aliens echt worden ontdekt, zullen mensen nauwelijks blij zijn met deze gebeurtenis.
Maar wat als de eerste aliens niet tot de tanden bewapend waren, intelligente en meedogenloze wezens, maar kleine micro-organismen, waarvan we de gelijkenis kunnen ontmoeten op onze planeet? Wat zal deze ontdekking ons brengen en hoe kan het ons begrip van het leven veranderen?
De kansen om microbiële kolonies buiten de aarde te vinden, zijn veel groter dan de kansen om de marsmannetjes in Wells 'fantasie te vinden. In feite kunnen wetenschappers de eerste ontdekking van buitenaards leven binnen 20 jaar doen - dit is de periode die NASA-vertegenwoordigers nu bellen. Het zal een mijlpaal worden in de lange geschiedenis van menselijke ruimteverkenning. Maar slechts enkelen zullen er echt aandacht aan besteden. En over een paar decennia kan dergelijk nieuws routine worden, net zoals nieuws over de ontdekking van nieuwe exoplaneten aan het begin van onze eeuw routine is geworden.
Michael Varnum, een psycholoog aan de Universiteit van Arizona, voerde verschillende onderzoeken uit om erachter te komen hoe mensen zouden reageren op het nieuws over de ontdekking van onbekende microben buiten de aarde. Het bleek dat mensen zelfs positiever zijn over buitenaardse microben dan kunstmatige organismen die door mensen in wetenschappelijke laboratoria zijn gemaakt. In 2017 voerde astrofysicus Rene Heller zijn eigen experiment uit en vroeg hij vrijwilligers om hem te helpen bij het decoderen van een vals buitenaards signaal. Honderden mensen reageerden op zijn bericht. Zoals Heller zich gelukkig realiseerde, wekken dergelijke ontdekkingen tegenwoordig meer belangstelling dan horror bij mensen op.
Op dit moment hebben we nog niets ontdekt dat op andere planeten leeft: astrobiologie blijft een wetenschap zonder object. Maar de studie van verschillende organismen op de goede oude aarde van vandaag kan ons al veel vertellen over wat we kunnen verwachten van het leven dat we in de ruimte zullen ontmoeten. In de afgelopen honderd jaar hebben de ontdekkingen van biologen ons begrip van het concept van levende wezens aanzienlijk veranderd. Nu weten we dat het leven veel complexer en diverser is dan het ons eerder leek.
Promotie video:
Dit is niet Mars, dit is de Atacama-woestijn in Chili, de omstandigheden waarin inderdaad erg lijkt op die van Mars.
Woestijnen, ruimte, oceaan
Het idee dat er leven kan bestaan op andere planeten werd uitgedrukt door Democritus. De volgende apoloog was de Italiaanse goochelaar en hervormer Giordano Bruno. Dit idee was echt verankerd in het Tijdperk van de Verlichting en heeft sindsdien slechts één korte periode van verval meegemaakt. Aan het begin van de 20e eeuw waren velen ervan overtuigd dat er een geavanceerde beschaving op Mars was die een gigantisch netwerk van kanalen had aangelegd voor het irrigeren van velden. De kanalen waren duidelijk zichtbaar door een telescoop en werden gezien door totaal verschillende mensen uit verschillende delen van de planeet. In werkelijkheid bleek "Martiaanse irrigatie" een optische illusie te zijn. Desondanks lijkt de hypothese van het bestaan van leven op Mars en andere planeten van het zonnestelsel vandaag de dag zelfs nog plausibeler dan voorheen.
In 2015 onderzochten biologen van de Technische Universiteiten van Arizona en Berlijn bodemmonsters uit de Chileense Atacama-woestijn, een van de droogste plekken op aarde. In veel opzichten lijkt het op het oppervlak van Mars. Het bleek dat zelfs in zo'n onherbergzaam klimaat verschillende soorten bacteriën kunnen overleven en zich voortplanten. Tijdens een lange droogte vervallen ze in een hangende animatie, en komen ze in de buurt van het water onmiddellijk tot leven. In winterslaap kunnen deze bacteriën honderden of zelfs duizenden jaren overleven. De oceanen verlieten ongeveer 2,5 miljoen jaar geleden het oppervlak van Mars. Maar in de ingewanden van de planeet kunnen er nog steeds bacteriekolonies zijn die op hun onderzoekers wachten.
Eind jaren zeventig vond een echte revolutie in de biologie plaats door de ontdekking van thermofiele bacteriën, die geen zonlicht nodig hebben en in de diepten van de oceaan kunnen leven, waardoor complete onderwaterecosystemen ontstaan. Deze bacteriën leven in de buurt van geothermische bronnen, waar water in nauw contact staat met de mantel. De temperatuur in dergelijke bronnen kan oplopen tot 350 ° C. Extremofiele bacteriën ontvangen, in tegenstelling tot de meeste andere soorten, hun energie niet van de zon, maar van metalen die zijn opgelost in water. Deze bacteriën voeden zich met wormen en weekdieren, en die worden op hun beurt weer opgegeten door grotere roofdieren. De ontdekking verraste zelfs de wetenschappers zelf.
Holger Jannasch, oceanoloog, deelnemer aan de eerste onderzoeken naar thermofiele bacteriën:
We stonden versteld van de gedachte dat zonne-energie, die zo belangrijk is voor het bestaan van leven op onze planeet, vervangen zou kunnen worden door aardse energie. […] Dit is een volledig nieuw concept en naar mijn mening een van de belangrijkste biologische ontdekkingen van de 20e eeuw.
Hydrothermale ventilatieopeningen, de thuisbasis van ongebruikelijke soorten bacteriën
Wellicht vinden we op de manen van Saturnus en Jupiter - Europa en Enceladus - ecosystemen onder water die lijken op de aardse ecosystemen. Ook daar zijn er oceanen van zout water en aanzienlijke geothermische activiteit. Het water van Enceladus is vergelijkbaar met Lake Mono in Californië. Er zit veel zout en frisdrank in dit meer, en daarom is er geen vis - maar er leven bijzondere bacteriën in, die zich goed hebben aangepast aan de concentraties arseen die dodelijk zijn voor andere organismen. Vergelijkbare bacteriën leven waarschijnlijk op Enceladus.
In 2015 vloog het Amerikaanse ruimtestation Cassini-Huygens langs Enceladus - dwars door waterpluimen die kilometers ver boven het bevroren oppervlak van de satelliet uitstijgen. In dit water zijn wetenschappers erin geslaagd waterstofmoleculen te vinden. Dit betekent dat er onder het ijs van Enceladus geologische processen plaatsvinden - net als op aarde. Bijgevolg kunnen de micro-organismen van Enceladus (als ze bestaan) energie ontvangen uit koolstofdioxide opgelost in water. Dit is precies de reactie die aan de basis ligt van de hele levensboom op aarde.
Voor de jaren 2030 staan verschillende vluchten naar Europa en Enceladus gepland. Het zijn deze hemellichamen, Mars niet meegerekend, die tegenwoordig het belangrijkste doelwit zijn voor astrobiologen. Hoogstwaarschijnlijk vinden we hier voor het eerst buitenaards leven. Maar eerst moet je haar nog bereiken. Het is nog niet bekend hoe dik de ijskappen van Europa en Enceladus zijn - misschien maar een paar kilometer, of misschien enkele tientallen. Zullen bacteriën en meercellige organismen in dergelijke extreme omstandigheden kunnen overleven?
In het midden van de 20e eeuw suggereerden Sovjetwetenschappers dat enorme meren met zoet water verborgen zouden kunnen zijn onder het ijs van Antarctica. IJs in het binnenland van het continent verandert in water - deels door de enorme druk van de ijsmassa's, deels door dezelfde geothermische activiteit. Het bestaan van het Vostokmeer, dat zijn naam kreeg ter ere van het Sovjetstation, werd in de jaren zestig en zeventig door radar bevestigd. In 2012 boorden Russische onderzoekers een put tot een diepte van 3769 meter, bereikten het water en namen monsters voor analyse. In maart 2013 kondigden wetenschappers de ontdekking aan van een nieuw type bacterie in de monsters, waarvan het DNA slechts 86% identiek is aan organismen die de wetenschap kent. Deze gegevens werden vervolgens weerlegd, maar er werden nog steeds sporen van verschillende ongebruikelijke bacteriën in het meer gevonden.
Onderzoek op Antarctica is aan de gang. Een echte doorbraak is te verwachten wanneer wetenschappers naar de diepere lagen van het meer gaan - naar de bronnen van geothermische activiteit, die het water verzadigen met mineralen en zich op een diepte van ongeveer 5000 meter bevinden.
Russisch onderzoeksstation "Vostok", waaronder op een diepte van bijna 4.000 meter een groot meer met zoet water ligt.
Als bacteriën kunnen leven in de meren van Antarctica - onder enorme druk en lage temperatuur, 'zonder licht, zonder organische koolstof opgelost in water, met sterk verdunde ionen van basische stoffen, langdurige isolatie van oppervlakte-biota gedurende ten minste 14 miljoen jaar en, waarschijnlijk, met overmaat aan opgeloste zuurstof”- dan kunnen ze op andere planeten leven, die we voorheen als ongeschikt voor leven beschouwden.
Het is echter heel goed mogelijk dat buitenaards leven niet op aardse modellen zal worden gebouwd. De vloeibare meren van Titan kunnen de thuisbasis zijn van methanogenen - organismen die geen water gebruiken, maar methaan als oplosmiddel. Planeten met hogere atmosferische temperaturen kunnen organismen bewonen die zijn gebouwd op een molecuul silicium in plaats van koolstof, zoals gebruikelijk is op aarde. Wetenschappers debatteren al jaren over de vraag of virussen als levende organismen kunnen worden beschouwd. Het juiste antwoord hangt af van de definitie van leven die we gebruiken. Als de verkenning van de ruimte doorgaat, zal dit concept meer dan eens worden herzien.
Bij het schrijven van dit artikel is materiaal uit het boek van astronoom John Willis gebruikt: “Al deze werelden zijn van jou. Wetenschappelijke zoektocht naar buitenaards leven ", dat in maart van dit jaar wordt gepubliceerd door de uitgeverij" Alpina Publisher ".
Oleg Matfatov