Pentru astrobiologi, extremofilele sunt printre instrumentele preferate de studiu, dar rolul lor nu se oprește la a arăta în ce fel de medii ostile poate rezista viața: uneori, aceste microorganisme devin unelte propriu-zise, capabile să genereze în acele locuri extreme materiale necesare altor forme de viață, cum este oxigenul.
Un studiu recent al Danielei Billi, de la Universitatea din Roma Tor Vergata, publicat în formă de preprint în revista Acta Astronautica, analizează modul în care un anumit extremofil îndeplinește simultan ambele roluri — atât de subiect de testare util, cât și de instrument practic. Este vorba despre o cianobacterie numită Chroococcidiopsis.
Din păcate, biologii nu au aceeași înclinație spre prescurtarea numelor pe care o au astronomii, așa că îi vom spune în continuare „Chroo”, ca să nu fie nevoie să copiez și să lipesc repetat o denumire pe care probabil am scris-o deja greșit. Poate că locul ei tot mai important în cercetare va convinge până la urmă pe cineva să îi dea un nume mai scurt și mai ușor de reținut, scutindu-ne pe noi, bieții jurnaliști spațiali, de nevoia de a-l scrie întreg de fiecare dată când mai iese la iveală ceva interesant despre ea.
Chroo este originară din deșert, probe ale sale fiind găsite în Asia, în America de Nord și chiar în Antarctica, unde întinderi mari sunt, în realitate, deșerturi, în ciuda zăpezii persistente. Datorită rezistenței sale, mai multe studii au analizat deja diferite aspecte ale cianobacteriei și implicațiile lor pentru modul în care viața ar putea supraviețui pe alte planete sau chiar în spațiul cosmic, arată publicația Universe Today.
ADN reparat fără mutații suplimentare după un an și jumătate în spațiul deschis
Două experimente — BIOlogy and Mars EXperiment (BIOMEX) și mult mai savuros numitul Biofilm Organisms Surfing Space (BOSS – da, BOSS) — au utilizat modulul Exposing Organisms to a Space Environment (EXPOSE) de pe Stația Spațială Internațională (ISS). Toată această avalanșă de acronime arată limpede că ne-am întors în domeniul spațial.
Fiecare dintre cele două experimente a durat aproximativ un an și jumătate și a expus Chroo la condițiile dure ale spațiului deschis pentru a vedea cât de bine supraviețuiește. BIOMEX s-a concentrat pe celule individuale, în timp ce BOSS a urmărit biofilme. Ambele experimente au arătat că radiația UV a fost principalul factor letal pentru celule și că până și o protecție minimă le-a adus beneficii enorme celulelor aflate dedesubt: în BIOMEX, această protecție a fost asigurată de un strat subțire de rocă sau de regolit, în timp ce în BOSS a venit chiar de la stratul superior de celule din biofilm, care s-au sacrificat și au format o barieră improvizată, împiedicând radiațiile UV să ajungă la nivelurile inferioare.
Și mai impresionant a fost ce s-a întâmplat după încheierea experimentului BIOMEX, când probele de Chroo — din care fusese eliminată apa înainte de lansare — au fost aduse înapoi pe Pământ și rehidratate. Oamenii de știință au observat că mecanismele lor de reparare a ADN-ului au reușit să refacă leziunile suferite și, mai mult, că la generațiile următoare nu s-a înregistrat o creștere a mutațiilor în comparație cu o tulpină de control rămasă pe Pământ.
Altfel spus, mecanismele de reparare a ADN-ului din Chroo au fost atât de eficiente încât cianobacteriile au reușit să se refacă după un an și jumătate de expunere directă la radiațiile spațiale, fără nicio protecție, și să își revină fără niciun prejudiciu.
Supraviețuiește la radiații de 2.400 de ori peste doza letală umană și la -80 °C
Spațiul nu este însă singurul loc în care pot fi făcute asemenea experimente cu extremofile; mai multe teste s-au desfășurat direct pe Pământ. Într-unul dintre ele — despre care pot doar să presupun că a fost conceput în încercarea de a crea un „Hulk” bacterian — o probă de Chroo a fost iradiată cu aproape 24 kGy de radiații gamma, adică de 2.400 de ori mai mult decât doza letală pentru un om. În mod uimitor, Chroo a supraviețuit, deși, din păcate, nu s-a transformat într-un monstru verde.
Un alt experiment a folosit niveluri și mai ridicate de radiații gamma. Deși expunerea a dus de această dată la moartea bacteriilor Chroo, biomarkeri precum carotenoizii au rămas detectabili chiar și după ce cianobacteriile au murit, ceea ce le transformă într-un candidat bun pentru căutarea formelor de viață dispărute în locuri precum Marte.
Tot pe Pământ, un alt test a arătat că Chroo ar putea supraviețui și la temperaturi de îngheț similare celor care ar putea fi întâlnite pe Europa sau pe Enceladus. La temperaturi de până la -80 °C, bacteriile păreau să se vitrifice, rămânând într-o stare latentă, asemănătoare sticlei, din care s-ar trezi odată ce condițiile devin mai blânde.
De la producerea de oxigen pe sol marțian la căutarea vieții lângă stele pitice
Pe lângă rezistența la radiații și la îngheț, Chroo poate trăi pe solul lunar și pe cel marțian și poate produce oxigen folosind doar aceste substraturi și fotosinteza. Reușește să supraviețuiască chiar și nivelului ridicat de perclorați din solul marțian — o încercare dificilă pentru multe forme de viață terestre — intensificând activitatea genelor sale de reparare a ADN-ului pentru a contracara daunele provocate de perclorați.
Toate aceste abilități aduc această super-cianobacterie în prima linie a cercetării în astrobiologie și explică de ce lucrarea Danielei Billi o analizează simultan ca instrument și ca organism de studiu: pe de o parte, poate produce oxigen direct pe solul lunar sau marțian și rezistă la perclorați, iar pe de altă parte, arată atât limitele supraviețuirii în condiții extreme, cât și ce biomarkeri rămân detectabili după dispariția celulelor pe lumi precum Marte.
Mai multe misiuni viitoare speră acum să studieze și alte aspecte ale acestui extremofil. Printre ele se numără CyanoTechRider, care va urmări modul în care microgravitația afectează procesul de reparare a ADN-ului la Chroo, și misiunea BIOSIGN, care va încerca să alimenteze cianobacteria cu lumină în infraroșu îndepărtat, pe care aceasta o poate folosi pentru fotosinteză — o abilitate rară în rândul cianobacteriilor și al plantelor în general. Rezultatele experimentului BIOSIGN ar putea contribui la înțelegerea vieții din jurul stelelor pitice de tip M, care emit în principal lumină infraroșie.
Ce s-a mai descoperit în Știință?
Un dispozitiv minuscul transformă excesul de zahăr din sânge cu ajutorul electricității și deschide o pistă nouă în tratarea diabetului și a obezității
Un simplu lichid oprește evoluția cariilor fără freză, arată un studiu amplu
Oamenii de știință au descoperit cum își modifică cancerul pancreatic ADN-ul ca să scape de tratament
Cercetătorii au simulat pe un computer cuantic cum poate apărea materia din energie pură
