Arsen místo mimozemšťanů aneb Život si vždy najde cestu

Petr Kubala  |  Vesmír
Jezero Mono. Foto: NASA

Další střípek do mozaiky našeho povědomí o životě na Zemi i jeho možnostech a šancích ve vesmíru přidala sympatická astrobioložka z NASA. Články o objevu zajímavé bakterie v jezeře Mono zaplavily populárně vědecké i zpravodajské weby po celém světě. My se na něj podíváme trochu z jiného úhlu.

Končící týden by někteří astrobiologové dost možná raději rychle zapomněli. NASA svolala na čtvrtek 2. prosince tiskovou konferenci k významnému objevu v oblasti astrobiologie. Účast špiček astrobiologického výzkumu i samotné utajené téma vyvolalo poměrně velkou hysterii na internetu.

Někteří lidé začali šířit spekulace, že americký Úřad pro letectví a vesmír oznámí na tiskové konferenci objev života ve vesmíru – přesněji řečeno na Titanu či Marsu. Poněkud však nedomysleli, že ve vesmíru v současné době neoperuje žádná kosmická sonda, která by byla schopna život mimo Zemi objevit.

Mars sice z oběžné dráhy zkoumají tři sondy, z výšky několika desítek kilometrů se však špatně hledají i metrové objekty, natož pak bakterie či jiný primitivní život. Totéž platí pro sondu Cassini, která už téměř sedm let křižuje Saturn a jeho početnou rodinu měsíců. Je sice pravdou, že na povrchu rudé planety v uplynulých letech přistála dvě vozítka (Spirit a Opportunity) a v roce 2008 sonda Phoenix, žádný ze zmíněných vyslanců lidstva však na palubě neměl přístroje pro hledání života.

Felisa Wolfe-Simon při výzkumu jezera Mono. Foto: NASA
Felisa Wolfe-Simon při výzkumu jezera Mono. Foto: NASA

Arsen místo fosforu

Účast astrobioložky Felisy Wolfe-Simon na tiskové konferenci záhy nasměrovala spekulace do poněkud realističtějších obrysů. Už v loňském roce vyšel na webu astrobio.net článek o výzkumu jezera Mono v Kalifornii. Vodní plocha o rozloze 180 kilometrů čtverečních a hloubce okolo 17 metrů (v maximu 47 m) se vyznačuje vysokou slaností, která kolísá s množstvím vody v jezeře a nyní se pohybuje okolo dvojnásobku slanosti moře. Mono je však pověstné také díky vysokému obsahu arsenu.

Už v článku z loňského roku hovořila Felisa Wolfe-Simon o naději, že by se ve vodách a sedimentech jezera Mono mohly vyskytovat bakterie, jejímž základním kamenem by byl arsen namísto fosforu. Pro ty, kteří se o biologii příliš nezajímají, to první pohled asi nebude nikterak zásadní zpráva. Možná jim jen probleskne hlavou, že arsen je neblaze proslaven díky svým toxickým účinkům.

Život na Zemi je založen na šesti základních prvcích: uhlíku, kyslíku, vodíku, dusíku, fosforu a síře. Právě z nich se tvoří důležité organické molekuly, bílkoviny i DNA. Pro náš další výklad bude důležitý zejména fosfor. Má mnoho společných rysů s arsenem, který se v periodické soustavě prvků nachází hned pod ním. Pro život to není příliš dobrá zpráva, neboť díky podobným vlastnostem se arsen dokáže snadno vázat do molekul. V nich potom působí jako trojský kůň. Místo fosforu jsou molekuly tvořeny arsenem a jsou nestabilní. Buňka z takovýchto molekul pak postupem času umírá.

Felisa Wolfe-Simon odebírala v uplynulých letech vzorky vody i bahna z jezera Mono a snažila se nalézt bakterie, které by dokázaly výše popsané pravidlo popřít. Běžná biologie by existenci podobných buněk fakticky zapudila, avšak dřívější astrobiologické výzkumy nám poměrně dobře dokládají, že o životě na Zemi ani zdaleka nevíme vše.

Felisa Wolfe-Simon podrobila bakterie nejrůznějším experimentům, při kterých byly vystaveny prostředí, kde se nacházelo jen minimum fosforu ale dostatek arsenu. Běžné mikroorganismy by takový experiment neměly šanci přežít.

Bakterie kmene GFAJ-1, která je členem skupiny Gammaproteobacteria, si však v tomto prostředí libovala. Co je ještě mnohem zajímavější, nedostatek fosforu nebyl pro bakterii žádný problém, dokázala si ho totiž plnohodnotně nahradit arsenem.

Klíčovým poselstvím tohoto objevu je zjištění, že život může existovat i v podmínkách, kde bychom ho ještě do nedávna rozhodně nehledali.

Jezero Mono při pohledu z vesmíru. Foto: NASA
Jezero Mono při pohledu z vesmíru. Foto: NASA

Když se řekne astrobiologie

Někteří lidé se na internetu podivovali, co má NASA společného s biologickým výzkumem jezera v Kalifornii. Při vyřčení názvu úřadu si většina lidí vybaví spíše lety do vesmíru, než hledání bakterií ve slaném jezeře.

Při NASA však od roku 1998 působí Astrobiologický institut (NAI). Astrobiologie je věda, zabývající se otázkou života ve vesmíru. Samotný název je poněkud zavádějící, neboť vychází z jakési kombinace „astronomie“ a „biologie“. Problémem je ovšem fakt, že „astro“ ve slově astronomie pochází z řeckého „astron“ (hvězda). Hledání života na hvězdách má už věda přece jen hezky dlouhou za sebou. Mnozí vědci proto dávají přednost méně populárnímu názvu exobiologie, který odkazuje na skutečnost, že se tento vědní obor zabývá biologii mimo (exo) naší planetu.

Astrobiologie (či exobiologie) je podle některých autorů dokonce starší než samotná astronomie, neboť úvahy o životě ve vesmíru byly od počátku jedním z hnacích motorů astronomie. Konkrétnější nástroje však dostala astrobiologie do rukou až v polovině minulého století díky nástupu kosmonautiky i rozvoji astronomie.

Honba za definicí života

Vědci dnes hledají život v metanových jezerech Saturnova měsíce Titanu, pod povrchem ledového kolegy Enceladu, Jupiterovy Europy či na již „klasickém“ Marsu. Od roku 1995 se astronomům daří nalézat planety mimo Sluneční soustavu. Zatím všechny nalezené a potvrzené exoplanety jsou pro život nevhodné, je však otázkou několika měsíců či maximálně dvou let, než bude objevena kamenná planeta s podmínkami k životu.

Astrobiologie se však přesto potýká se svým základním syndromem. Na rozdíl od ostatních vědních disciplín má v rukou pouze jediný vzorek – pozemský život. A také o něm, jeho vzniku a vývoji máme bohužel jen kusé představy.

Cílem astrobiologie je proto nalezení jakési univerzální definice života, podmínek, za kterých vzniká, může existovat a rozvíjet se. Vlajka NASA a jejího Astrobiologického institutu se proto běžně vyskytuje nejen u jezera Mono, ale také na dalších místech naší planety, kde mohou existovat bakterie a primitivní formy života za zcela nehostinných podmínek.

Častým cílem je Antarktida, kde se mimo jiné nachází jezero Don Juan. Se svou hloubkou 10 centimetrů a velikostí asi 300 metrů patří spíše mezi velké louže. Jeho vody jsou však 8× slanější než slavné Mrtvé moře. Voda v jezeře proto prakticky nikdy nezamrzá, přestože zde teplota běžně klesá k –40 °C. Don Juan je tak vhodnou laboratoří k astrobiologickým výzkumům a může se v mnoha ohledech podobat jezerům, které se (snad) nacházejí pod ledovou skořápkou měsíců obřích planet.

Foto: Shutterstock.com
Cílem astrobiologů, kteří se zaměřují na rudou planetu, bývá zase chilská poušť Atacama. Foto: Shutterstock.com

Doporučené odkazy

Autor je provozovatelem webu www.exoplanety.cz

Nejčtenější