Ar fi putut oamenii sa contamineze Marte cu viata?

Ar fi putut oamenii sa contamineze Marte cu viata?

(Credit de imagine:

NASA / JPL-Caltech

)

Omenirea a trimis aproximativ 30 de nave spatiale si aterizatoare pe Planeta Rosie de cand a inceput epoca spatiala. Acum, stim care microbi ar fi putut supravietui calatoriei, spune geneticianul Christopher Mason.

T

Trunding pe suprafata lui Marte in timp ce cititi acest lucru este o masina remarcabila. Perseverenta – roverul de dimensiuni ale masinii care a atins in siguranta suprafata martiana la 18 februarie a acestui an – ar putea avea doar o viteza maxima de mai putin de 0,1 mile pe ora (152m / h), dar transporta o gama larga de instrumente, instrumente si experimente care au facut deja unele realizari revolutionare.

Incluse la bordul rover-ului de 3 metri lungime (3 m) este o masina care a transformat aerul martian subtire, bogat in dioxid de carbon, in oxigen si un elicopter de marimea unei cutii de tesut care a facut primul zbor controlat de pe alta planeta . Elicopterul, numit Ingenuity, a facut acum trei zboruri de succes, fiecare mai lung si mai mare decat precedentul.   

Dar a mai venit ceva pentru o plimbare cu tot acest hardware? S-ar putea ca o urma de bacterie sau de spori de pe Pamant sa fi fost transportata accidental in spatiu si sa fi supravietuit calatoriei pentru a-si face noua casa pe Marte?

NASA si inginerii sai din Jet Propulsion Laboratory (JPL) au protocoale precise si amanuntite pentru a minimiza numarul de organisme care s-ar putea sa faca autostop in mod accidental intr-o misiune spatiala. Standardele convenite la nivel international ghideaza cat de riguroase ar trebui sa fie aceste protocoale si cum NASA le indeplineste si, in unele cazuri, le depaseste. Cu toate acestea, doua studii recente evidentiaza modul in care unele organisme ar putea supravietui procesului de curatare si, de asemenea, calatoriei pe Marte si, de asemenea, cat de repede pot evolua speciile microbiene in spatiu.

In primul rand, sa incepem cu procesul care a fost necesar pentru a construi roverul Perseverance, precum si pentru cele mai multe nave spatiale fabricate in instalatia de asamblare a navelor spatiale (SAF) JPL. Acolo, navele spatiale sunt construite cu grija cate un strat pe rand, ca o ceapa, cu totul curatat inainte de a fi adaugat. Aceste metode limiteaza bacteriile, virusii, ciupercile sau sporii de pe echipamente care trebuie trimise intr-o misiune.

Array

Navele spatiale sunt supuse unei curatari riguroase, deoarece sunt asamblate si pregatite pentru lansarea pe alte planete (Credit: NASA / Jim Grossmann)

Navele spatiale sunt incaperi construite cu filtre de aer si proceduri stricte de control biologic. Acestea sunt concepute pentru a se asigura ca doar cateva sute de particule pot contamina fiecare picior patrat si, in mod ideal, nu mai mult de cateva zeci de spori pe metru patrat. 

Dar este aproape imposibil sa ajungi la zero biomasa pe o nava spatiala. Microbii sunt pe Pamant de miliarde de ani si sunt peste tot. Ele sunt in interiorul nostru, pe corpurile noastre si in jurul nostru. Unii se pot strecura chiar si prin cele mai curate camere curate.

In trecut, testele pentru contaminarea biologica se bazau pe capacitatea de a creste (adesea numita cultura) viata din probe prelevate din echipament. Cele mai noi metode folosite de colegii mei si cu mine prelevam o proba data, extragem tot ADN-ul si apoi „impuscam” secvential. Dupa cum sugereaza termenul, este ca si cum ai lua o pusca in celulele unei probe, le-ai arunca in miliarde de fragmente mici de ADN si apoi sechemezi fiecare piesa. Fiecare piesa (sau secventa „citita”) poate fi apoi mapata inapoi la genomurile cunoscute ale speciilor care sunt deja prezente in bazele de date ale secventei.

Deoarece acum putem secventa tot ADN-ul care este prezent in camerele curate si nu doar pe cele care ar putea fi cultivate, avem o privire mai cuprinzatoare asupra tipului de microbi care pot fi gasiti in camera curata si daca ar putea chiar supravietuiesc vidului spatiului.

In camerele curate ale JPL, am gasit dovezi ale microbilor care au potentialul de a fi problematici in timpul misiunilor spatiale.

Aceste organisme au un numar crescut de gene pentru repararea ADN-ului, oferindu-le o rezistenta mai mare impotriva radiatiilor, pot forma biofilme pe suprafete si echipamente, pot supravietui desecarii si prospera in medii reci. Se pare ca camerele curate ar putea servi drept proces de selectie evolutiva pentru cei mai duri bug-uri, care ar putea avea atunci sanse mai mari de a supravietui unei calatorii pe Marte.

Aceste descoperiri au implicatii pentru o forma de protectie planetara numita „contaminare inainte”. Aici am putea aduce ceva (accidental sau intentionat) pe alta planeta. Este important sa se asigure siguranta si conservarea oricarei vieti care ar putea exista in alta parte a Universului, deoarece noile organisme pot face ravagii atunci cand ajung la un nou ecosistem.

NASA are protocoale stricte de camera curata care urmaresc sa minimizeze contaminarea biologica a navelor spatiale si a aterizoarelor (Credit: NASA / JPL-Caltech)

Oamenii au o experienta slaba in acest sens pe propria noastra planeta. Variola, de exemplu, a fost raspandita pe paturi date indigenilor din America de Nord in secolul al XIX-lea. Chiar si in 2020, nu am reusit sa continem raspandirea rapida a virusului care provoaca Covid-19, SARS-CoV-2.

S-ar putea sa-ti placa si:

  • Spatiul ciudat din afara sistemului nostru solar
  • Cum un salvator a salvat o misiune lunara
  • Astronomii de plante gigantice nu pot gasi

Contaminarea inainte nu este de dorit si din perspectiva stiintifica. Oamenii de stiinta trebuie sa fie siguri ca orice descoperire a vietii pe o alta planeta este cu adevarat nativa acolo, mai degraba decat o falsa identificare a unei contaminari cu aspect extraterestru, dar cultivata pe Pamant. Microbii ar putea face drumul spre Marte, chiar si dupa curatarea inainte de lansare si expunerea la radiatii in spatiu. Genomul lor se poate schimba atat de mult incat arata cu adevarat in alta lume. Am vazut recent ca noi microbi au evoluat pe Statia Spatiala Internationala. Desi inginerii NASA lucreaza din greu pentru a evita introducerea unor astfel de specii in solul sau aerul martian, orice semne de viata pe Marte ar trebui examinate cu atentie pentru a ne asigura ca nu au originea aici pe Pamant.

Omenirea a trimis zeci de nave spatiale si de aterizare pe Marte – cele care au avut succes si-au pus amprenta pe Planeta Rosie (Credit: NASA / JPL-Caltech / MSSS)

Microbii transportati in spatiu pot fi, de asemenea, mai ingrijoratori imediati pentru astronauti – care prezinta un risc pentru sanatatea lor si poate provoca chiar functionarea defectuoasa a echipamentelor de sustinere a vietii in cazul in care sunt inghesuiti cu colonii de microorganisme.

Dar protectia planetara este bidirectionala. Cealalta componenta a protectiei planetare este evitarea „contaminarii inapoi”, unde ceva readus pe Pamant prezinta un risc potential pentru viata de pe planeta noastra, inclusiv pentru oameni. Aceasta este tema multor filme science-fiction, unde un microb fictiv ameninta toata viata de pe Pamant. Dar cand o misiune NASA si Agentia Spatiala Europeana (Esa) este lansata spre Marte in 2028, aceasta ar putea deveni o consideratie foarte reala – daca totul merge conform planurilor actuale, Misiunea de returnare a esantionului Marte va readuce primele mostre martiene pe Pamant in 2032.

Studiile anterioare au indicat ca e foarte putin probabil ca probele de pe Marte sa contina biologie activa, periculoasa – si Perseverenta cauta semne care ar fi putut fi lasate de viata microbiana antica de pe planeta. Dar NASA si Esa spun ca iau masuri de precautie suplimentare pentru a se asigura ca toate probele returnate de pe Marte vor fi continute in siguranta intr-un sistem de izolare cu mai multe straturi.

Exista totusi sansa ca, daca detectam semne de viata pe Marte, ar fi putut veni de la Pamant in primul rand. De cand primele doua sonde sovietice au aterizat pe suprafata martiana in 1971, urmate de landerul Viking 1 din SUA in 1976, probabil ca au existat cateva fragmente de ADN microbian si poate de ADN uman pe Planeta Rosie. Avand in vedere furtunile globale de praf si cantitatile de ADN care ar fi putut merge cu aceste nave spatiale, trebuie sa fim siguri ca nu ne pacalim ca viata pe care o gasim nu este originara de pe Pamant.

Dar chiar daca Perseverenta – sau misiunile care au precedat-o – au transportat accidental organisme sau ADN de pe Pamant pe Marte, avem modalitati de a o deosebi de orice viata cu adevarat martian de origine. Ascunse in secventa ADN vor fi informatii despre provenienta sa. Un proiect in desfasurare numit Metasub (metagenomica metroului si a biomurilor urbane) secventeaza ADN-ul gasit in peste 100 de orase ale lumii, cercetatorii din laboratorul nostru, echipele Metasub si un grup din Elvetia tocmai au publicat aceste si alte date metagenomice globale la creati un „indice genetic planetar” al ADN-ului secventiat care a fost observat vreodata.

Comparand orice ADN gasit pe Marte cu secventele vazute in camerele curate din JPL, metrourile lumii, probele clinice, apele uzate sau suprafata roverului Perseverenta inainte de a parasi Pamantul, ar trebui sa se poata vedea daca sunt cu adevarat roman.

Chiar daca explorarea noastra a Sistemului Solar a dus in mod involuntar microbi pe alte planete, este probabil ca acestia sa nu fie la fel ca atunci cand a parasit Pamantul. Incercarile de calatorie spatiala si mediile neobisnuite pe care le intalnesc isi vor lasa amprenta si le-au determinat sa evolueze. Daca un organism de pe Pamant s-a adaptat la spatiu sau Marte, instrumentele genetice pe care le avem la dispozitie ne-ar putea ajuta sa ne dam seama cum si de ce s-au schimbat microbii. 

Intr-adevar, noile specii ciudate descoperite recent pe ISS de oamenii de stiinta de la JPL si laboratorul nostru au inclus unele dintre adaptarile similare cu cele gasite in camerele curate (inclusiv rezistenta la niveluri ridicate de radiatii). Deoarece biologia din ce in ce mai multa este catalogata intr-un program numit Proiectul Microbiom Extrem, exista, de asemenea, potentialul de a folosi instrumentele din cutia lor de instrumente evolutive pentru lucrarile viitoare aici pe Pamant. Putem folosi adaptarile lor pentru a cauta noi produse de protectie solara, de exemplu, sau enzime noi de reparare a ADN-ului care pot proteja impotriva mutatiilor daunatoare care duc la cancer sau pot ajuta la dezvoltarea de noi medicamente.

Bacteriile si ciupercile capabile sa supravietuiasca conditiilor extreme au fost gasite infloritoare pe Statia Spatiala Internationala, in ciuda eforturilor de mentinere a curateniei (Credit: Esa / Nasa)

In cele din urma, oamenii vor pune piciorul pe Marte, purtand cu ei cocktailul de microbi care traiesc pe si in interiorul corpului nostru. Si acesti microbi se vor adapta, muta si se vor schimba. Si putem invata si de la ei. Ele pot chiar sa faca viata pe Marte mai tolerabila pentru cei care merg acolo, deoarece genomurile unice care se adapteaza la mediul martian ar putea fi secventiate, transmise inapoi pe Pamant pentru caracterizare ulterioara si apoi utilizate pentru terapie si cercetare pe ambele planete.

Avand in vedere toate misiunile planificate martiene, suntem la marginea tarmului noii ere a biologiei inter-planetare, unde vom afla despre adaptarile unui organism pe o planeta si le vom aplica pe alta. Lectiile evolutiei si adaptarile genetice sunt inscrise in ADN-ul fiecarui organism, iar mediul martian nu va fi diferit. Marte isi va scrie noile presiuni de selectie asupra organismelor pe care le vom vedea cand le vom secventa, deschizand un catalog complet nou de literatura evolutiva. 

Aceasta nu este doar pentru curiozitatea inactiva, ci mai degraba o datorie pentru speciile noastre de a proteja si pastra toate celelalte specii. Numai oamenii inteleg disparitia si, prin urmare, numai oamenii o pot preveni, ceea ce se aplica astazi la fel de bine ca si in miliarde de ani, cand oceanele Pamantului incep sa fiarba si planeta devine prea fierbinte pentru viata. Este inevitabil ca un anumit transfer de biologie umana si microbiana sa aiba loc atunci cand incepem sa ne indreptam spre alte stele, dar in acest caz, nu vom avea de ales. In cele din urma, o contaminare atenta si responsabila inainte este singura modalitate de a pastra viata si este un salt pe care trebuie sa-l facem in urmatorii 500 de ani.

Acest articol a fost actualizat la 13 mai 2021 pentru a oferi informatii suplimentare despre procedurile de protectie planetara utilizate de NASA si in timpul misiunii de returnare a probelor de pe Marte. O versiune anterioara declara in mod gresit ca NASA sterilizeaza componentele navei spatiale inainte de asamblare si acest lucru a fost corectat deoarece procedurile de protectie planetara nu necesita sterilizarea componentelor individuale.

* Christopher Mason este profesor de genomica, fiziologie si biofizica la Weill Cornell Medicine, Universitatea Cornell. El cerceteaza efectele moleculare si genetice ale zborurilor spatiale umane pe termen lung asupra NASA si a altor astronauti, precum si proiectarea de noi tipuri de celule pentru terapia cancerului si este autorul unei noi carti publicate de MIT Press –  The Next 500 Years: Viata inginereasca pentru a ajunge la lumi noi.

Alaturati-va unui milion de fani Viitor placandu-ne pe  Facebook sau urmati-ne pe  Twitter  sau  Instagram .

Daca ti-a placut aceasta poveste,  inscrie-te la buletinul informativ saptamanal bbc.com , numit „Lista esentiala”. O selectie selectata de povesti de la BBC Future, Culture, Worklife si Travel, livrate in casuta de e-mail in fiecare vineri.