WIZJA ASTRONOMII PLASTYCZNEJ
ŻYCIE IN VITRO?
BUDULEC ŻYCIA W KOSMOSIE – CIĄG DALSZY BADAŃ
Uczeni amerykańscy przeprowadzili eksperyment, w którym wyhodowano in vitro, w symulującej przestrzeń międzygwiezdną i międzygwiazdowe obłoki komorze kriogenicznej z udziałem naśladującej światło gwiazdy lampy ultrafioletowej, związki organiczne. Wiadomo było, że w meteorytach występują złożone związki chemiczne, podobnie w obłokach materii międzygwiezdnej. Po połączeniu tych związków z meteorytów i utworzonych w powyższym eksperymencie z wodą, powstały komórko-podobne twory posiadające błonę zawierającą specyficzne ciała organiczne (organelle?) hydrofilne i hydrofobowe. Materiałem w tych reakcjach były występujące w meteorytach i obłokach międzygwiazdowych węglowodory aromatyczne; w efekcie powstały bardziej złożone związki (obecne w chloroplastach np. roślin), tzw. chinony, o cechach, poprzez zdolność uczestniczenia w procesach energetycznych, prefotosyntezujących i prawdopodobnie chroniących – tak jak obecnie ozon atmosferyczny – przed promieniowaniem ultrafioletowym w przeszłości.
Z kolei zespół polski prof. Lubomira Gabły przeprowadził eksperyment, w którym węglowodory aromatyczne, np. antracen (składający się z trzech benzenowych pierścieni) poddano w komorze próżniowej i przy bardzo niskiej temperaturze, a więc w warunkach zbliżonych do przestrzeni międzygwiezdnej, działaniu symulujących wiatr gwiazdowy protonów. Gdy produkt testu rozpuszczono w wodzie, otrzymano złożone związki organiczne, ww. chinony. Ponieważ tuż po powstaniu Ziemi takiej materii organicznej o różnym stopniu złożoności, wpadającej do atmosfery i uderzającej w Ziemię (amerykańscy uczeni, np. Jennifer Blank, wykazali, że związki organiczne mogą bezpiecznie bez uszkodzeń dostać się z przestrzeni kosmicznej na Ziemię i znieść ekstremalne warunki zmian temperatury i przyspieszenia) było dużo więcej niż obecnie, więc sugerowałoby to, że życie powstało na Ziemi nie ewolucyjnie, a wskutek zasiania z kosmosu (tu jest jakby gotowy na nie przepis – życie byłoby więc starsze niż nasza planeta).
Chandra Wickramasinghe i Fred Hoyle są zwolennikami opublikowanej w 1977 r. teorii panspermii i uznają, że w widmie obłoków międzygwiazdowych można znaleźć sygnatury zarodników bakterii. Twierdzą oni też zgodnie z powyższą teorią, że niektóre choroby, np. wirus grypy (duża zmienność i nagłe epidemie) i inne pandemie wirusowe i bakteryjne w historii Ziemi, np. w okresie średniowiecza, kiedy orbita Ziemi przecinała się z torem komet, mogą pochodzić z kosmosu. Sam Hoyle w 1957 r. opublikował fantastycznonaukowe opowiadanie „Czarna chmura” o inteligentnym obłoku materii, który znalazłszy się w Układzie Słonecznym, przesłaniając Ziemię od Słońca, zagroził jej życiu.
Wszystko to związane jest z ogólnym problemem syntezy życia. Dziedzina zajmująca się ściśle tym zagadnieniem już powstała. Chodzi o tzw. biologię syntetyczną. Podejmująca również problem pochodzenia życia na Ziemi i jego różnych form w kosmosie, jest kierunkiem w biologii genetycznej opierającym się na tworzeniu, konstruowaniu złożonych struktur genetycznych z organizmami włącznie. Biologia molekularna zaś jest kierunkiem opierającym się na innej zasadzie, tzw. rozkładania zjawiska na czynniki pierwsze. Przełomem biologii syntetycznej były badania i doświadczenia zespołu Stevena A. Bennera z ok. 1989 r. i 1990 r., kiedy dzięki inżynierii genetycznie stworzono nowe organizmy i mikroorganizmy oraz składniki procesów genetycznych, jak np. modyfikacje kodów dziedziczenia, np. DNA. W ostatnich latach powstały na podobnej drodze mikroorganizmy o wielu niezwykłych cechach biologicznych a często wykorzystywanych przez człowieka.
Niektórzy uczeni uznają, że stworzenie in vitro prostego, nieistniejącego na razie w sposób naturalny organizmu, jest kwestą najbliższych lat. Tu chodzi o nieco bardziej złożone organizmy. Prostą komórkę bakteryjną zsyntetyzowano już w pierwszej dekadzie tego wieku.
Sama idea powstała ok. 1995 r., a jednym z jej realizatorów jest biolog Craig Venter. Zaobserwowano, że pewien mikroorganizm, Mycoplasma genitalium, żyjący w układzie płciowym i oddechowym, składa się z 470-517 genów (genom człowieka tworzy 80-100 tys. genów). Kiedy odłączono sporą część jej genów do ok. 300, nie zmieniło to jej funkcji życiowych. Bakteria dalej była żywa. Powstał więc pomysł, aby już na tyle prosty analogiczny organizm stworzyć w laboratorium. Taki organizm byłby pozbawiony niektórych genów tworzących białka, jednak byłby to pierwszy żywy twór, nie narodzony w wyniku replikacji, co podważyłoby jeden z podstawowych dogmatów biologii.
Bezpośredni plan takiego eksperymentu również powstał. W eksperymencie zespołu Clyde’a Hutchisona w oparciu o strukturę genetyczną powyższej bakterii zamierzało się stworzyć takie sztuczne życie. Wybrano tę bakterię, gdyż posiada ona kod genetyczny złożony bardzo wydajnie z najbardziej potrzebnych genów, bez składowych, tak jak np. u człowieka, wielu odcinków DNA bezproduktywnych. Trzeba tu też uwzględnić konieczność uzupełnienia tworzonego kodu genetycznego tej bakterii o niektóre inne składniki, np. wspomagające transfer informacji enzymy. Jednak jest to zupełnie nowe doświadczenie.
Powyższe dane wskazują na względną łatwość tworzenia się życia. Jednak sprawa jest prawdopodobnie trudniejsza, gdyż od form prostych abiologicznych do biologii i życia jest droga daleka. Stanowi to nowy jakościowo skok ewolucyjny – dokładnie nie wiemy zbyt wiele o przejściu rozwojowym z jednego do wyższego poziomu rozwoju. Nie jest przecież łatwo o życie w naszym układzie planetarnym, tworzonym przez ponad setkę w miarę dużych i miliardy małych, planetoidalnych i kometarnych, globów i ciał. Skoro życie łatwo powstawałoby, a inteligencja jest jego konsekwencją i dalszym naturalnym, bezpośrednio wynikającym z niej ciągiem, to powstaje pytanie – dlaczego w naszym systemie planetarnym jedynie Ziemia jest miejscem cywilizacji. Wydaje się, że różne poziomy życia rządzą się odmiennymi prawami.
Ewolucja życia na Ziemi wskazuje na stosunkowo trudne początki życia planetarnego i szybkie tworzenie się prostych form by przejść do ”lawinowej” ewolucji dalszej. Jedną z teorii wyjaśniających trudność tworzenia się życia z form prebiologicznych jest hipoteza panspermii, którą wysunął w 1903-1908 r. szwedzki chemik, laureat Nagrody Nobla, Svante Arrhenius, zgodnie z którą mikroorganizmy, pierwiastki i gotowe składniki życia są przenoszone w kosmosie między planetami przez drobne ciała niebieskie typu komet czy planetoid i ciśnienie promieniowania światła gwiazd. To, że zachodzi wymiana materii organicznej między planetami wiemy już od dość dawna. Codziennie ok. 30 ton takiej materii spada na Ziemię.
O tym, że życie jest siłą bardzo prężną i w miarę powszechną w kosmosie, wiemy zwłaszcza od ostatnich lat. Teoria panspermii ma więc pewne uzasadnienia. Obecnie potwierdzeniem jej mogą być obserwacje związane z tzw. ekstremofilami, czyli organizmami żyjącymi w krańcowych, nieodpowiednich z ludzkiego czy wręcz, zdawałoby się, biologicznego punktu widzenia, środowiskach i warunkach.
Powyższy rysunek autora przedstawia powierzchnię, formy życia i przyszłą obecność człowieka na księżycu odkrytej planety pozasłonecznej.
Dzika (i przyjazna) śnieżna kraina – egzoksiężyc planety HD 10697 B
Materiały źródłowe:
M. Bernstein i in., „Pozaziemskie cząsteczki życia“, „Świat Nauki“, 1999, nr 9.
P. Cieśliński, BBC News, „Dzieci wiatru”, „Gazeta Wyborcza”, 2001, nr 197.
Discovery Science, stacja tv., „Życie ze sztucznej komórki”, 11.11.2011.
W.W. Gibbs, „Sztuczne życie”, „Świat Nauki”, 2004, nr 6.
A. Jerzmanowski, „Życie tuż-tuż”, „Gazeta Wyborcza”, 1999, nr 21.
B. Kastory, „Syntetyczne życie. Rozmowa z prof. Clydem Hutchisonem, biologiem eksperymentalnym z The Institute for Genomic Research w Rockville pod Waszyngtonem”, „Wprost”, 2000.
A. Trepka, „Biokosmos”, KAW RSW „Prasa-Książka-Ruch”, Warszawa 1984.
A. Włodarski, S. Zagórski, „Możemy stworzyć życie?”, „Gazeta Wyborcza”, 1999, nr 21.
Tagi: hd 10697 b, egzoksiężyce
