Pytanie, czy Ziemia jest sama w życiu, urzeka ludzkość od tysiącleci. W ostatnich latach naukowcy zwrócili się do Ziemi planety w innych układach słonecznych, które mogą wykazywać największą obietnicę, ale wiele obraca się wokół gwiazd, które emitują znacznie silniejsze promieniowanie słoneczne niż nasze. Teraz nowe badanie zawiera dowody, że życie, jakie wiemy, może być w stanie rozwijać się na tych egzoplanetach podobnych do Ziemi.
Opublikowane 12 czerwca w Astrobiology, nowe badania wykazały, że Lichen znaleziony na pustyni Mojave przeżył 3 miesiące na poziomie promieniowania słonecznego, które wcześniej uważano za śmiertelne. Wspólny porost, Clavascidium lacinulatum, został ranny, ale w stanie odzyskać i powtórzyć. Wyniki pokazują, że życie fotosyntetyczne może być możliwe na planach narażonych na intensywne promieniowanie słoneczne.
„Badanie było motywowane ciekawą obserwacją” – powiedział Henry Sun, profesor badań nad mikrobiologią w DRI i jeden z głównych autorów badania. „Właśnie chodziłem na pustyni i zauważyłem, że porosty rosnące nie są zielone, są czarne. Są fotosyntetyczne i zawierają chlorofil, więc pomyślałbyś, że byłyby zielone. Zastanawiałem się:„ Jaki jest pigment, które noszą? ”. I ten pigment okazał się najlepszym kremem przeciwsłonecznym na świecie ”.
Życie na ziemi ewoluowało, aby wytrzymać promieniowanie słoneczne znane jako promienie UVA i UVB, które obejmują dłuższe długości fal promieniowania ultrafioletowego. Promienie UVC reprezentują krótsze, bardziej szkodliwe długości fali; Są one filtrowane przez ziemską atmosferę i dlatego nie docierają do powierzchni. Promieniowanie UVC jest tak śmiertelne dla życia, że jest używane do sterylizacji powietrza, wody i powierzchni mikroorganizmów, takich jak wirusy i bakterie. Nawet krótka ekspozycja na promieniowanie UVC uszkodzi DNA organizmu i zapobiegnie mu rozmnażaniu się.
Naukowcy zastanawiali się zatem, czy wiele planetów podobnych do Ziemi odkrytych w ostatnich latach może mieć życie. Wiele z tych planet obraca się wokół gwiazd znanych jako gwiazdy M i F, które emitują intensywne promieniowanie UVC, szczególnie podczas rozbłysków słonecznych.
„Po uruchomieniu przestrzennego teleskopu Jamesa Webba, który może zobaczyć wyjątkowo daleko w kosmos, emocje zmieniło się z znalezienia życia na Marsie na te egzoplanet” – powiedział Sun. „Mówimy o planetach, które mają płynną wodę i atmosferę”.
Sun i jego absolwent w tym czasie, Tejinder Singh, zebrali porost z pustyni Mojave w pobliżu ich domów w Las Vegas. Następnie umieścili go obok lampy UVC w kontrolowanym laboratorium przez 3 miesiące z rzędu. Co ciekawe, połowa komórek glonów w porostu pozostała opłacalna i powtórzyła się po nawodnieniach.
„Aby mikroorganizm utrzymywał się na planecie, musi trwać dłużej niż jeden dzień” – powiedział Sun. „Tak więc nasz eksperyment musiał być wystarczająco długi, aby być znaczącym ekologicznie. Chcieliśmy również wyjść poza tylko aktywność i wykazać żywotność”.
Aby zbadać, w jaki sposób było to chemicznie możliwe, Słońce połączyło siły z chemikami z University of Nevada, Reno. Przeprowadzili dwa eksperymenty, które wykazały, w jaki sposób kwasy porostowe są odpowiednikiem światów przyrody stosowanych do uczynienia tworzyw sztucznych opornych na promieniowanie UV.
Zbadali warstwę ochronną porostu, odcinając jej przekrój i stwierdzili, że górna warstwa była ciemniejsza, jak opalanie człowieka. Porisz składa się z glonów lub cyjanobakterii żyjących symbiotycznie z grzybami; Gdy komórki glonów oddzielono od grzybów i warstwy ochronnej, ekspozycja na to samo promieniowanie UVC zabiło komórki w mniej niż minutę.
Odkrycie, że Lichen rozwinął tę warstwę ochronną na promieniowanie UVC, było zaskakujące, powiedział Sun, ponieważ nie jest to konieczne do ich przetrwania. Atmosfera Ziemi już odfiltrowała promienie UVC, zanim pojawił się porost, więc ochrona jest zwykłym bonusem dzięki ich niezwykłej ochronie UVA i UVB.
Niektóre uszkodzenia występujące w wyniku narażenia na intensywne promieniowanie słoneczne są wynikiem reakcji chemicznych z atmosferą, szczególnie wytwarzania ozonu, gdy oddziałują na promieniowanie tlenu, tlenku azotu i promieniowania UV. Aby przetestować ochronę porostu w różnych warunkach atmosferycznych, naukowcy umieścili ją w pudełku bez tlenu z światłem UVC i stwierdzili, że uszkodzenie promieniowania zostało jeszcze bardziej zmniejszone.
„Doszliśmy do wniosku, że górna warstwa porostu – mniej niż milimetrowa skóra, jeśli to zrobisz – zapewnia, że wszystkie poniższe komórki są chronione przed promieniowaniem. Ta warstwa działa jak stabilizator fotograficzny, a nawet chroni komórki przed szkodliwymi reakcjami chemicznymi spowodowanymi przez promieniowanie, w tym reaktywny tlen”.
Badanie zawiera dowody, że planety poza Ziemią i poza naszym Układem Słonecznym mogą być zamieszkalne. W rzeczywistości „mogą one pełnić kolonialne mikroorganizmy, które, podobnie jak porosty na pustyni Mojave, są„ opalone ”i praktycznie odporne na stres UVC”, piszą naukowcy.
„Ta praca ujawnia niezwykłą wytrwałość życia nawet w najtrudniejszych warunkach, przypomnienie, że życie, kiedyś wywołało, stara się znosić” – powiedział Tejinder Singh, który poprowadził studia ze Słońcem i jest teraz w NASA Goddard Space Flight Center. „Badając te granice, zbliżamy się do zrozumienia, gdzie życie może być możliwe poza tą planetą, którą nazywamy domem”.
Autorzy badań to: Tejinder Singh (DRI), Christos Georgiou (U. of Patras), Christopher Jeffrey (UNR), Matthew J. Tucker (UNR), Casey S. Philbin (UNR), Tanzil Mahmud (UNR), Christopher P. McKay (NASA Ames) i Henry J. Sun (Dri)