Poszukiwania życia poza Ziemią są wciąż w początkowej fazie. Skupiają się na Marsie i księżycach takich jak Europa Jowisza i Enceladus Saturna. Czy powinniśmy rozejrzeć się także w mniej oczywistych miejscach, takie jak obłoki molekularne?
Pomysł, że życie może przetrwać na innych planetach, na przykład na Marsie lub Europie, zyskał na popularności w ostatnich dziesięcioleciach. Naukowcy odkryli wtedy, że ziemskie życie utrzymuje się w pewnych ekstremalnych środowiskach na samej Ziemi, takich jak kominy hydrotermalne, lody Antarktydy, jeziora alkaliczne, a nawet miejsca leżące wewnątrz reaktorów jądrowych i stacji kosmicznej ISS. Takie organizmy żywe to ekstremofile. Równocześnie astronomowie znaleźli chemiczne elementy budulcowe życia w przestrzeni kosmicznej – aminokwasy w meteorytach, związki organiczne w ośrodku międzygwiazdowym i wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (PAH) w obłokach molekularnych.
Odkrycie ekstremofili i podstawowych cegiełek życia w kosmosie sugeruje, że powinniśmy poszerzyć zakres poszukiwań. Czy obłoki molekularne powinny być jednym z takich celów? Są to masywne kłęby gazu i pyłu, z których z czasem formują się gwiazdy. Nazywamy je obłokami molekularnymi, ponieważ składają się głównie z wodoru molekularnego, choć mogą zawierać wiele różnych związków. Choć obłoki te mają charakter włóknisty, tworzą skupiska o większej gęstości, które mogą następnie stać się gwiazdami.
Czy życie naprawdę mogłoby istnieć w tak niestabilnym środowisku? Pewien badacz uważa, że przynajmniej warto zbadać tę kwestię. W artykule zatytułowanym Possibilities for Methanogenic and Acetogenic Life in a Molecular Cloud Chińczyk Lei Feng szczegółowo analizuje ideę, że życie w Kosmosie rozpoczęło się jako metanogeny lub acetogeny, czyli specyficzne bakterie wytwarzające metan i kwas octowy jako produkty uboczne. Według Fenga mogły one być także prekursorami życia na Ziemi.
Jego badania opierają się na idei panspermii – koncepcji, zgodnie z którą życie istnieje w całym Wszechświecie i zostało rozprzestrzenione przez planetoidy, komety, a nawet pył kosmiczny. Historia życia na Ziemi sugeruje, że panspermia mogła odegrać w jego rozwoju pewną rolę, ale nie jest to pewne – niełatwo jest to udowodnić. Pomysł był jedynie luźnym domysłem, dopóki naukowcy nie zaczęli znajdować elementów budulcowych życia w Kosmosie.
Podstawowy problem z życiem w obłokach molekularnych to temperatura. Może ona wynosić tam zaledwie 10 kelwinów, czyli –263 stopnie Celsjusza. To bardzo zimno – za zimno nawet dla ziemskich ekstremofili. Nie ma tam również stałej powierzchni, ale to może nie być istotnym problemem. Kluczowym czynnikiem dla życia (o ile dobrze je rozumiemy) jest natomiast potrzeba obecności płynu w komórkach, niezbędnego do realizacji procesów metabolicznych. Bez wody błony komórkowe ziemskich form życia nie miałyby struktury, więc nie byłoby sposobu, aby utrzymać części wewnętrzne i elementy zewnętrzne na zewnątrz. Czy tym płynem zawsze musi być woda? Czy może to być ciekły wodór? Metan? Tego też jeszcze nie wiemy. Feng pisze w swojej pracy, że cząsteczki wodoru przyjmują stan ciekły w temperaturze 13,99–20,27 kelwinów, a są to temperatury typowe dla obłoków molekularnych. Jeśli założymy, że życie w tych obłokach ma strukturę membranową podobną do komórki, a cząsteczki wodoru (główny składnik obłoków molekularnych) są w niej chemicznie wzbogacone, ciśnienie wodoru również wzrasta, a sam wodór może być w stanie ciekłym w żywych komórkach w obłokach molekularnych. Feng wyjaśnia też, że ciekły wodór tych hipotetycznych istot żywych może odgrywać taką samą rolę, jak woda obecna w życiu na Ziemi. W tym scenariuszu ciekły wodór jest idealnym miejscem dla reakcji biochemicznych podobnych do tych zachodzących w środowisku wodnym komórek na Ziemi.
Życie potrzebuje też energii, a życie ziemskie prawie w całości opiera się pod tym względem na świetle słonecznym. Obłoki molekularne często są jednak zimnymi i ciemnymi miejscami. W jaki sposób żywe organizmy zaproponowane przez Fenga mogłyby zatem pozyskiwać tam energię? I na to jest odpowiedź. Już we wcześniejszych swoich pracach naukowiec wskazał na bioenergetykę napędzaną promieniowaniem kosmicznym, zasilaną przez jonizację cząsteczek wodoru.
Życie i rozmnażanie wymagają jeszcze transformacji energii. Życie na Ziemi opiera ją na oddychaniu. Oddychanie może być tlenowe lub beztlenowe, co oznacza, że wykorzystywany jest w nim tlen lub inny akceptor elektronów. Bakterie metanogenne były jednymi z pierwszych form życia na Ziemi i wytwarzały metan jako produkt uboczny w warunkach niedotlenienia (niskiej zawartości tlenu). W procesie tym generują one „darmową” energię potrzebną do życia. Naukowcy zastanawiali się zatem, czy podobne metanogeny mogą żyć na księżycu Saturna – Tytanie. A skoro tak, to czy mogłyby one przetrwać w obłokach molekularnych? Feng rozważa także ten problem, przy okazji oceniając prawdopodobieństwo i wartości liczbowe związane z produkcją energii dla możliwego życia metanogenicznego w środowisku obłoków molekularnych. Według niego obliczenia dowodzą, że metanogeneza w obłokach może wytwarzać ilość swobodnej energii wystarczającą do przetrwania tam życia. Co więcej, twierdzi, że taka chemiczna aktywność może nawet generować biosygnatury. Konsumpcja związków węgla przez twory biologiczne wpływa na dystrybucję cząsteczek organicznych, a to mogłoby być potencjalnym i możliwym do wykrycia sygnałem świadczącym o życiu w obłoku molekularnym.
Hipoteza Fenga zakłada zatem, że życie mogło rozpocząć się właśnie obłokach molekularnych – i to stamtąd rozprzestrzenić się na Ziemię i być może inne miejsca. Takie hipotetyczne życie metanogenne i acetogenne może być nawet prekursorem ziemskiego LUCA (last universal common ancestor – ostatni uniwersalny wspólny przodek), czyli wspólnego przodka wszystkich istot żywych na Ziemi – LUCA miałby być pewną pierwotną komórką wspólną, z której powstały później trzy znane dziś gałęzie życia ziemskiego, czyli bakterie, archeony i eukarionty. Pogląd o istnieniu organizmu, który dał początek wszystkim występującym dziś organizmom, jest rozpowszechniony wśród biologów.
Praca i analiza Fenga napotykają także na poważne trudności. Przede wszystkim obłoki molekularne istnieją tylko przez około 100 milionów lat. Czy to wystarczający czas, by rozwijało się w nich życie? Ponadto LUCA to wciąż tylko hipotetyczny organizm. Wszystko to brzmi dość fantastycznie, brak też silnych dowodów. Z pewnością nie warto jednak odrzucać tego typu pomysłów zbyt pochopnie, bo o pochodzeniu życia (ziemskiego) wciąż jeszcze wiemy niewiele. Jedno jest pewna – hipoteza Fenga jest interesującym, nieszablonowym pomysłem. Tego rodzaju idee nieczęsto skutkują prawdziwymi odkryciami i rozwiązaniami naukowych zagadek, ale za to pobudzają do myślenia, wskazując nowe kierunki badań.
Czytaj więcej:
- Cały artykuł
- Oryginalna publikacja naukowa na serwerze arXiv
Źródło: Phys.org
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Na zdjęciu: Zarejestrowany przez teleskop APEX obraz części Obłoku Molekularnego Taurus przedstawia faliste włókno kosmicznego pyłu o długości ponad dziesięciu lat świetlnych. Czy w obłokach molekularnych takich jak ten może być życie? Źródło: ESO/APEX (MPIfR/ESO/OSO)/A. Hacar et al./Digitized Sky Survey 2
