Kto tu jest tak naprawdę? Oni już mogą tu być i to od dawna

Odkrywane od lat na Ziemi organizmy zaskakują swoją odmiennością biochemiczną na tyle, że zaczynamy je nazywać „obcymi”. Mogły ewoluować obok „głównego nurtu”, za który uważamy siebie i gatunki, które są naszymi przodkami, ale jest też w rozmaity sposób rozumiana teoria panspermii, według której życie mogło powstać w kosmosie i trafić na Ziemię, gdzie dało początek rdzennym, ziemskim formom, ale także być może organizmom konkurencyjnym lub rozwijającym się równolegle, ewentualnie krzyżującym się z pierwotnymi formami ziemskimi. Pojawia się też kontrowersyjna koncepcja, że to my jesteśmy obcy, gdyż nasz szczep genetyczny, z którego się wywodzimy, przybył na Ziemię w ramach kolejnego lub któregoś z kolejnych posiewów kosmicznych, gdy na planecie było już „rdzenne”, a może po prostu wcześniej posiane życie.

Taka hipoteza ma za sobą pewne argumenty z uwagi na ekspansywny i inwazyjny charakter ludzkiej cywilizacji. Najdalej w sferę fantazji odchodzi koncepcja ukrytych form życia, obcych organizmów żyjących obok nas w niedostępnych dla nas formach, np. w wymiarach czasoprzestrzennych niedostępnych dla ludzkich zmysłów. Wszystkie te poglądy to w dużej mierze spekulacje, jednakowoż inspirujące. Być może przyszłe badania i odkrycia rzucą nowe światło na obecność nieznanych form życia na Ziemi lub nasze kosmiczne pochodzenie.

Dziwni i obcy, ale raczej „stąd ich ród”

Badania przeprowadzone przez astrobiologa Chandrę Wickramasinghe, jednego z twórców teorii panspermii, wskazują na to, że wskutek jednego z deszczów meteorów, Perseidów, w wyższych partiach atmosfery ziemskiej nagle pojawiły się mikroskopijne organizmy. Aby je wykryć, zaprojektowano specjalny balon, który pobierał próbki na wysokości 26 kilometrów nad Ziemią. W wyższych partiach atmosfery odkryto mikroorganizmy, fragmenty glonów jednokomórkowych, znane również jako okrzemki.

Jak twierdzi brytyjski mikrobiolog Milton Wainwright, nie ma możliwości, by tak wysoko dotarły, do stratosfery, o ile nie było silnej aktywności wulkanicznej w rejonie badania, dlatego według niego mikroorganizmy te musiały dotrzeć do Ziemi z kosmosu. Wainwright dodaje, że mikroby były bardzo „czyste” - nie towarzyszyły im pyłki roślinne ani kurz, których można by się spodziewać w przypadku, gdyby pochodziły z powierzchni Ziemi. Jednak komentarze ze strony większości ekspertów były krytyczne. Chris McKay, astrobiolog z NASA zauważył, że przedstawione dowody są zbyt ubogie. Poza tym znaleziony mikrob w jego ocenie powinien mieć egzotyczną, odmienną niż ziemskie organizmy budowę, by kwalifikować go jako pozaziemski.

Twardych dowodów na zamieszkiwanie jakiegoś ziemskiego ekosystemu przez pozaziemskie organizmy nie ma i w tym i w innych przypadkach. Jeśli chodzi o życie, które jest bardzo różne od większości znanych nam organizmów, to jednak takie przykłady istnieją, a ich liczba rośnie. Najczęściej mamy na tu myśli ekstremofile, czyli organizmy, które potrafią żyć w ekstremalnych warunkach, takich jak wysoka lub niska temperatura, ciśnienie, promieniowanie, kwasowość, zasadowość, zasolenie czy brak tlenu.

Niektóre z tych organizmów są tak niezwykłe, że zaskakują naukowców swoimi właściwościami i możliwościami. Oto kilka przykładów:

• Deinococcus radiodurans (1), bakteria, która jest odporna na bardzo wysokie dawki promieniowania jonizującego, które zabijają większość innych organizmów. Potrafi też naprawiać swoje uszkodzone DNA i przetrwać w warunkach, które mogłyby być podobne do tych na Marsie.
• Methanopyrus kandleri to archeon, który żyje w pobliżu kominów hydrotermalnych na dnie oceanu, gdzie temperatura sięga 122°C.
• Halobacterium salinarum to archeon, który żyje w bardzo słonych środowiskach, takich jak Morze Martwe czy Wielkie Jezioro Słone.
• Pyrococcus furiosus to archeon, który żyje w wodach geotermalnych o temperaturze około 100°C. Potrafi syntetyzować własne białka z azotu i węgla.
• Candidatus Desulforudis audaxviator to bakteria, która żyje w głębokich warstwach skał na głębokości ponad trzech kilmetrów. Nie ma dostępu do światła, tlenu ani organicznych związków. Zdobywa energię z rozkładu wody i skał, a także z utleniania siarkowodoru i redukcji siarczanów.
• Desulforudis audaxviator żyje 2,8 km pod powierzchnią. Odżywia się niewielkimi dawkami promieniowania z rozpadającego się w skałach uranu.

1. Deinococcus radiodurans.
Zdjęcie: commons.wikimedia.org

Jak podają specjaliści z globalnego ośrodka Deep Carbon Observatory (DCO), rekordowa głębokość, na której odnaleziono życie na powierzchni kontynentalnej, wynosi ok. 5 km. Zatem wychodzi na to (na razie), że życie na naszej planecie można znaleźć od prawe 30 kilometrów nad powierzchnią do trzech kilometrów w głąb, jednak granice występowania życia na Ziemi nie zostały jeszcze ustalone.

W setkach miejsc na powierzchni Ziemi i na dnie morza wywiercili otwory, poprzez które pobrali próbki pozwalające im oszacować objętość głębokiej biosfery na ok. 22,3 miliarda km³. Określili również całkowitą masę węgla w tym podziemnym ekosystemie. Wynik: od 16,5 do 25,3 mld ton, czyli od 245 do 385 razy więcej niż masa węgla wszystkich ludzi na Ziemi. Naukowcy badający tzw. deep life uważają, że ok. 70 proc. ziemskich bakterii i archeonów żyje w głębi planety. Badania molekularne podnoszą praw-dopodobieństwo, że mikrobiologiczna ciemna materia jest znacznie bardziej zróżnicowana niż to, co obecnie znamy, a najgłębsze linie rozgałęzień stanowią wyzwanie dla trzydomenowej koncepcji żywych organizmów na Ziemi (na którą składają się archeony, bakterie i eukarionty), wprowadzonej przez Carla Woese w 1977 r. Skąd ci podziemni „obcy” czerpią energię i składniki odżywcze, co pozwala im przetrwać ekstremalne ciśnienia i temperatury - na ten temat mamy jedynie wyrywkową wiedzę. Na drugim biegunie życia na naszej planecie, jak wskazują badania, przeprowadzone m.in. przez mikrobiologów na amerykańskim Uniwersytecie Maryland, czyli w stratosferze również żyją ekstremofile, organizmy wytrzymujące skrajne zimno i zabójcze dla innych promieniowanie ultrafioletowe. Uczeni chcą opracować teraz „Atlas stratosferycznych mikrobów”, który katalogowałby żyjące na wysokościach drobnoustroje.

Od czeluści wnętrza planety po wysoką atmosferę, żyją więc, może i do pewnego stopnia „obcy” i dziwni, ale jednak chyba wciąż Ziemianie. Nie ma bowiem żadnych dowodów, że przybyli na Ziemię z zewnątrz. Są inni, mocno obcy, ale chyba jednak „stąd ich ród”.

Ośmiornice to być może „obcy” jak większość życia na Ziemi

Nie wszystkich organizmach jednak możemy bez wątpliwości powiedzieć, że są rdzenne dla Ziemi. Kilka lat temu szeroko komentowane były odkrycia genetyczne związane z głowonogami, stworzeniami znacznie większymi i bardziej złożonymi niż mikroby. Czy te ciekawe stworzenia to „obcy”? Nie tylko wyglądają dziwnie, ale są też intrygująco inteligentne. W dodatku, jak podali w kwietniu 2017 r. naukowcy, ośmiornice i mątwy regularnie „edytują” swoje RNA. To odróżnia je od reszty świata znanych nam zwierząt. 60 proc.

RNA w układzie nerwowym kalmarów pospolitych jest, jak odkryli naukowcy, zmieniane w stosunku do pierwotnego programu genetycznego, z którym się rodzą. Zmiany te np. dostosowały mózg do temperatur w środowisku oceanicznym. Jednak zdolność do fizjologicznych przekształceń na zawołanie ma swoje ograniczenia - stworzenia zmieniają się w niewielkim tylko stopniu. Według badaczy elastyczność w tych drobnych zmianach oznacza, że organizmy rezygnują z mechanizmów dostosowania ewolucyjnego na zasadzie coś za coś. RNA w przeciwieństwie do DNA składa się tylko z jednej nici. Jego rolą w naszym organizmie jest przekazywanie informacji genetycznej w produkcji białek. Niektórzy naukowcy uważają, że RNA mogła być oryginalnym DNA, działającym jako stały magazyn kodu genetycznego wśród najwcześniejszych organizmów na Ziemi. W jaki sposób mechanizm ten jest wyzwalany i kontrolowany, jeszcze nie wiadomo.

Peter GodfreySmith w swojej książce „Other Minds” opowiada o niesamowitym umyśle ośmiornicy, wyjaśniając, dlaczego jest to stworzenie najbliższe pojęciu „inteligentnego obcego” (2). Postrzegają one świat w sposób złożony i wypracowują własne sposoby działania. Znają kilka rodzajów uczenia się. Wokół swoich siedzib lubią układać przedmioty, np. kawałki szkła i sprzęt wędkarski. Nie jest jasne, dlaczego tak robią. Wydaje się, że po prostu lubią manipulować nowymi i niezwykłymi rzeczami. Ośmiornice wiedzą, gdzie jest ich dom, kiedy wyruszają na polowania. Mają też swoje sposoby orientacji w terenie, swoje „charaktery”, i zapewne też metody komunikacji, których nie rozumiemy.

2. Czy głowonogi to „inteligentni obcy”?
Zdjęcie: stock.adobe.com

Według opublikowanego kilka lat temu studium „Cause of Cambrian Explosion - Terrestrial or Cosmic?”, życie na Ziemi nie opiera się wyłącznie na tych kosmicznych blokach konstrukcyjnych, które miały przybywać do nas w okresie wielkiego bombardowania wraz z kometami i asteroidami. Międzynarodowy zespół badaczy proponuje teorię, że nasza biochemia (lub nie nasza, lecz właśnie głowonogów) została poddana wpływom z kosmosu. Autorzy twierdzą, że chmura „obcego” materiału organicznego prawdopodobnie spadła na Ziemię ok. 500 milionów lat temu, wtedy, gdy, jak się przyjmuje, nastąpiła tzw. kambryjska eksplozja życia. Było to szczególnie dramatyczne wydarzenie w ewolucji mięczaków, zwanych teraz głowonogami. Wyszły wówczas ze swoich muszli i wyewoluowały w ogromną różnorodność stworzeń, które z biegiem setek milionów lat stały się znaną nam dziś ośmiornicą, mątwą lub kalmarem. 

Zdaniem badaczy, eksplozja kambryjska zbiega się z przybyciem na Ziemię z kosmosu materiału genetycznego w postaci np. retrowirusów, który zmienił niektóre stworzenia. W studium znajdujemy sugestie, że przenoszenie życia w przestrzeni kosmicznej miało miejsce prawdopodobnie na większą skalę i nie dotyczyło jedynie retrowirusów. Zdaniem naukowców, do ziemskich oceanów wpadały całe gotowe zestawy zamrożonego materiału genetycznego.

„Życie mogło zostać zasiane na Ziemi przez komety, gdy tylko warunki na Ziemi pozwoliły na jego rozkwit (około lub tuż przed 4,1 mld lat temu)”, czytamy w raporcie z badań. „Organizmy żywe, bakterie zdolne do przetrwania w przestrzeni kosmicznej i odporne na działanie zmiennych ziemskich czynników atmosferycznych, wirusy, bardziej złożone komórki eukariotyczne, zapłodnione komórki jajowe i nasiona były od tego czasu nieprzerwanie dostarczane na Ziemię, stając się ważnym motorem ewolucji, co zaowocowało znaczną różnorodnością genetyczną”. Można by to nazwać panspermią wielokrotną.

Z badań tych wynika więc zarówno, że głowonogi są „obce” jak też, że wcale nie. Skoro prapraprzodkowie wielu ziemskich gatunków mieli przybyć wcześniej lub później z zewnątrz, to genetyczna linia rodowa ośmiornic, która zawitała do nas nieco później, to nic innego tylko późni Ziemianie. Jeśli występujące u nas mikroorganizmy są w stanie żyć na Marsie lub pod lodami Europy, to być może bardzo podobne do nich formy tam właśnie znajdziemy. Mogą się nieco różnić od ziemskich, ale niewykluczone, że mniej niż podziemne formy życia na naszej planecie od tych naziemnych.

Jeśli panspermia ma charakter międzygwiezdny…

Dość już stara koncepcja panspermii, pochodzenia życia z posiewu kosmicznego, pozwala, jak się okazuje, szacować liczbę nadających się do życia lub goszczących życie planet w kosmosie. Naukowcy, tacy jak np. David Cao z Thomas Jefferson High School for Science and Technology, analizują implikacje hipotezy, że za panspermię odpowiadać mogą międzygwiezdne obiekty (ISO), takie jak głośna asteroida Oumuamua (3). Zgodnie z tą hipotezą nasiona życia istnieją nie tylko w Układzie Słonecznym, ale w całym Wszechświecie i są rozprowadzane przez asteroidy, komety i inne obiekty. Zgodnie z wynikami tych badań ISO mogą potencjalnie zasiać życiem setki tysięcy (lub nawet miliardy) planet podobnych do Ziemi w całej Drodze Mlecznej.

3. Oumuamua - wizualizacja.
Zdjęcie: stock.adobe.com

Panspermia wymaga uwzględnienia rozlicznych czynników, z których wiele jest nieokreślonych i nieznanych. Na przykład musimy wziąć pod uwagę fizykę i kwestię - ile obiektów zderzyło się z Ziemią przed najwcześniejszymi skamieniałymi dowodami na istnienie życia, czynniki biologiczne (np. czy ekstremofile mogą wytrzymać promieniowanie gamma supernowej), i wiele innych.

Cao mówi w komunikacie na temat swoich badań: „Biorąc pod uwagę cały kompleks zmiennych i czynników, doszliśmy do wniosku, że maksymalne prawdopodobieństwo, że panspermia zapoczątkowała życie na Ziemi, jest rzędu 10–5, czyli 0,001 procent. Chociaż prawdopodobieństwo to wydaje się niskie, w najbardziej optymistycznych warunkach w naszej Galaktyce istnieje potencjalnie 4×109 egzoplanet w strefie nadającej się do zamieszkania, co może oznaczać łącznie 104 światów nadających się do zamieszkania, w których istnieje życie. Ograniczyliśmy naszą analizę do pierwszego 0,8 miliarda lat historii Ziemi, przed najwcześniejszymi skamieniałymi dowodami na istnienie życia. Jednak ponieważ życie może zostać zasiane w dowolnym momencie historii planety (5–10 miliardów lat), zwiększyliśmy nasze szacunki dotyczące całkowitej liczby światów nadających się do zamieszkania, na których istnieje życie w naszej Galaktyce, o jeden rząd wielkości”.

Na tej podstawie Cao i jego koledzy uzyskali ostateczny wynik około 105 planet nadających się do zamieszkania, które mogłyby być siedliskiem życia w naszej Galaktyce. Szacunki te opierają się jednak na najbardziej optymistycznych prognozach dotyczących możliwości zamieszkania planet. Innymi słowy, zakłada się, że wszystkie skaliste planety wielkości Ziemi orbitujące w strefach nadających się do zamieszkania są zdolne do podtrzymywania życia, co oznacza, że mają grube atmosfery, pola magnetyczne, ciekłą wodę na swoich powierzchniach, a wszystkie życi-dajne wyrzuty, które przetrwają wejście w naszą atmosferę, są w stanie osadzić mikroby na powierzchni.

Życie to nie tylko węgiel

Znane od dekad są teorie, że podstawą życia mógłby być nie węgiel, jak w genetycznym drzewie życia, do którego należymy, lecz krzem. Już w 1891 r. niemiecki astrofizyk Julius Schneider pisał, że życie wcale nie musi opierać się na węglu i jego związkach. Mogłoby także być oparte na krzemie - pierwiastku z tej samej grupy w układzie okresowym co węgiel, który ma, tak jak węgiel, cztery elektrony walencyjne, a jest dużo bardziej od niego odporny na wysokie temperatury spotykane w kosmosie.

Okazuje się, że „obcy” mogliby oprzeć się także na innych pierwiastkach. Kilka lat temu sensację wzbudziły doniesienia z finansowanych przez NASA badań nad jeziorem Mono (w Kalifornii), które mówiły o odkryciu szczepu bakterii GFAJ-1A, wykorzystujących w swoim DNA arsen. Fosfor w postaci związków zwanych fosforanami buduje m.in. szkielet kwasów DNA i RNA, a także inne cząsteczki ważne dla życia, jak ATP i NAD, mające kluczowe znaczenie dla przekazywania energii w komórkach. Jednak sceptycy zwrócili uwagę, że choć wynik kalifornijskich badań był bardzo ciekawy, to jednak struktura tych organizmów nadal pozostawała węglowa. „W przypadku tych mikrobów arsen zastąpił w budowie fosfor, ale nie węgiel”, wyjaśniał w jednej z wypowiedzi dla mediów.

W zróżnicowanych warunkach, jakie panują we Wszechświecie, nie można wykluczyć, że życie, tak elastycznie umiejące dostosować się do otaczającego środowiska, mogło wykształcić się w oparciu o  jeszcze inne pierwiastki. Chlor i siarka również mogą tworzyć długie molekuły i wiązania. Istnieją bakterie, które używają do metabolizmu siarki zamiast tlenu. Znamy wiele pierwiastków, które w określonych warunkach mogłyby lepiej niż węgiel spełniać funkcję budulca dla organizmów żywych. Podobnie jak istnieje też wiele związków chemicznych, które gdzieś we Wszechświecie mogą pełnić funkcję wody.

Jeśli znajdziemy na Ziemi kolejne ekstremofile, oparte na egzotycznej biochemii i odległe od tego, co znamy z naszego pnia ewolucyjnego, to znów możemy określać je jako „obcych”, ale też rozszerzać możliwości dla potencjalnego życia poza Ziemią. Paradoks polega na tym, że odkrywanie „obcych” na naszej planecie potencjalnie pomaga identyfikować „obcych” daleko w kosmosie. Jednocześnie jednak sprzyja zacieraniu pojęcia „obcych” i traktowaniu coraz większej połaci Wszechświata jako środowiska w gruncie rzeczy „naszego” życia. 

Mirosław Usidus