Espai

Els científics descobreixen que els bacteris exposats poden sobreviure a l'espai durant anys | Ciència

Emmarcat per un fons infinit d’espai fosc i sense vida, un braç robòtic a l’Estació Espacial Internacional el 2015 va muntar una caixa de microbis exposats en un passamà a 250 milles sobre la Terra. Els abundants bacteris no tenien cap protecció contra l’atac de raigs ultraviolats, gamma i raigs X còsmics. De tornada a la Terra, els científics es van preguntar si els gèrmens podrien sobreviure a aquestes condicions fins a tres anys, la durada de l’experiment i, si ho aconseguien, quins resultats podrien dir als investigadors sobre la capacitat de la vida per viatjar entre planetes.

Els microbiòlegs han passat dècades estudiant els extremòfils, organismes que suporten condicions extremes, per tirar dels fils misteriosos de com va florir la vida a la Terra. Alguns extremòfils poden viure desprotegits a l’espai durant diversos dies; d'altres poden aguantar durant anys, però només tallant una casa dins de les roques. Aquests descobriments fonamenten la teoria que la vida tal com la coneixem es pot transferir entre planetes dins de meteorits o cometes. Ara, nous descobriments publicat avui a Fronteres en Microbiologia, basat en aquest experiment de l’Estació Espacial Internacional, demostren que els bacteris Deinococcus radiodurans pot sobreviure almenys tres anys a l’espai. Akihiko Yamagishi, un microbiòleg de la Universitat de Tòquio de Farmàcia i Ciències de la Vida que va dirigir l’estudi, diu que els resultats també suggereixen que la vida microbiana podria viatjar entre planetes desprotegits per la roca.

L'estudi es va dur a terme fora de Laboratori Kibo del Japó a l’Estació Espacial Internacional. Però molt abans que l’experiment de Yamagishi la convertís en òrbita, l’Agència Japonesa d’Exploració Espacial, JAXA, volia que el seu equip els convencés que tindria èxit abans d’hora. Volíem dir: 'No ho sabem, només hem de provar-ho.' Però això no està permès per als experiments espacials, diu Yamagishi. Per tant, vam haver de plantejar-nos com convèncer-los.





Yamagishi i el seu equip havien considerat diverses espècies de bacteris i Deinococcus radiodurans va destacar com a excepcional. Entre el 2010 i el 2015, el seu equip va realitzar proves experimentals D. radiodurans contra les condicions simulades de l’Estació Espacial Internacional. Van emetre els insectes amb alts nivells de radiació, van reduir la pressió fins a un buit semblant a l’espai i van canviar les temperatures de 140 graus Fahrenheit en només 90 minuts. Van trobar que les cèl·lules eren extraordinàriament resistents a la pluja d’estrès. Vam demostrar que [els bacteris] sobreviuran fent aquests experiments a terra, i ens van acceptar i ens van creure, diu. L’equip va obtenir l’aprovació de JAXA i el seu experiment astrobiològic es va llançar amb un coet SpaceX a l’abril de 2015.

Un experiment va arribar a l'experiment previst abans del llançament. Originalment, Yamagishi i l'equip planejaven que els astronautes realitzessin els experiments, però van saber que ja no tenien l'opció de experiments científics lligats a l’exterior l’Estació Espacial Internacional. Per sort, l’equip va ser capaç de dissenyar un experiment amb aquest braç robòtic.



Tres coixinets de bacteris van pujar amb el coet SpaceX: un per un any d’exposició, un altre per dos anys i un altre per tres. Després que els astronautes preparessin els panells, un braç robòtic controlat des de la Terra va agafar els panells i els va col·locar al seu lloc. Cada panell contenia dues petites plaques d'alumini esquitxades de 20 pous poc profunds per a masses de bacteris de diferents mides. Una placa va apuntar cap a l'estació espacial internacional; l'altre assenyalava cap al cosmos.

Cada any, el braç robòtic de Kibo desmuntava la plataforma que sostenia els panells, tornant-la a l’interior de l’ISS perquè els astronautes poguessin enviar mostres a la Terra per analitzar-les. Els seus resultats mostren que Deinococ els bacteris van sobreviure a l’experiment de tres anys. Deinococ les cèl·lules bacterianes de les capes externes de les masses van morir, però aquestes cèl·lules externes mortes van protegir les que eren a l'interior d'un dany irreparable a l'ADN. I quan les masses eren prou grans (encara més primes d’un mil·límetre), les cèl·lules de l’interior van sobreviure durant diversos anys.

Em va recordar exactament l’estratègia que utilitzen els cianobacteris als Andes, diu Nathalie Cabrol, astrobiòloga no afiliada a l’estudi que dirigeix ​​el Centre de Recerca Carl Sagan de l’Institut de Recerca d’Intel·ligència Extraterrestre (SETI). Cabrol ha estudiat com els cianobacteris, una de les formes de vida més antigues de la Terra, suporten la intensa radiació solar organitzant-se en capes on les cèl·lules moren per fora i sobreviuen a l’interior. Li va agradar el que ens puguin explicar aquests resultats sobre els extremòfils a la Terra.



Més enllà de les capes protectores de les cèl·lules de les masses, D. radiodurans , són extraordinàriament resistents als danys causats per la radiació. Els seus gens codifiquen per proteïnes úniques que reparen l’ADN. Mentre que les cèl·lules humanes porten aproximadament dues còpies d’ADN i la majoria de cèl·lules bacterianes en porten una, D. radiodurans contenir fins a 10 còpies redundants. Tenir més còpies de gens importants significa que les cèl·lules poden produir més còpies de les proteïnes que fixen l’ADN danyat per la radiació. Aquest mecanisme de defensa inherent, combinat amb capes externes de cèl·lules protectores, va mantenir vius els microbis malgrat els nivells de radiació més de 200 vegades superiors als de la Terra.

Utilitzant les seves dades sobre com cada any més afectaven les cèl·lules, l’equip prediu que viatjarà D. radiodurans les masses podrien sobreviure de dos a vuit anys entre la Terra i Mart, i viceversa. Per tant, és possible sobreviure durant el transport, diu. Això ens indica que hem de considerar l’origen de la vida no només a la Terra, sinó també a Mart.

D. radiodurans no és l’únic organisme conegut per sobreviure a l’espai. Estudis previs van demostrar que els tardígrads només tenen una exposició directa de deu dies. Els científics també han provat Bacil i Deinococ bacteris per llargs trams en òrbita, però només amb protecció contra la radiació tòxica.

[Aquests estudis] proposen que les espores de microbis podrien sobreviure dins de la roca litopanspermia , diu Yamagishi. La litopanspermia és una variació de la teoria de la panspermia, que suposa que la vida a la Terra podria haver-se originat a partir dels microbis d’un altre planeta. Però Yamagishi diu que els seus resultats d’extremòfils que suporten l’exposició directa durant anys sense roques són la causa d’un nou terme: panspermia massiva. Aquesta teoria suggereix que els microbis poden haver aterrat a la Terra en grups, en lloc de fer-ho a les roques.

com funciona l'admirador secret sobre el cristianisme?

No obstant això, altres experts dubten a adoptar la massapanspermia.

Natalie Grefenstette, astrobiòloga teòrica de l’Institut de Santa Fe no afiliada a l’obra, ja m’havia venut amb la idea que la vida es podria haver transferit entre la Terra i Mart. Les proves de la litopanspermia la van convèncer que la transferència de vida és possible, però veu una limitació important per a la massapanspermia: les masses de cèl·lules flotants necessitarien per sobreviure a l'ejecció d'un planeta i tornar a entrar en un altre. Són requisits enormes, diu ella. Sospita que un cúmul viatger de cèl·lules exposades es cremaria com meteors abans d’aterrar.

Cabrol també qüestiona la possibilitat de massapanspermia. Mostrant això radiodurans pot sobreviure tres anys si es troba en capes, està molt lluny del nombre que necessitem radiodurans per poder fer el salt a Mart. Tot i que teòricament són possibles viatges d’anys, els científics estimen que poden passar fins a diversos milions d’anys perquè la matèria surti d’un planeta i aterri en un altre dins del sistema solar.

La rellevància d’aquest estudi és menor per demostrar que la massapanspermia o la panspermia són possibles, diu Cabrol. Però per a mi demostra que ho hem de ser extremadament amb compte amb la nostra contaminació quan anem a Mart.

Molts països han signat el tractat sobre l’espai ultraterrestre, cosa que els prohibeix de portar (i vessar) microbis a altres planetes. Si una nau espacial derramés accidentalment microbis a Mart, per exemple, això corrompria futures missions per trobar vida al planeta. Els científics no sabrien amb absoluta seguretat si estaven detectant microbis marcians. La NASA va anar a grans llargs per esterilitzar el rover de Mars 2020, couent-lo a temperatures estèrils i netejant totes les parts amb roba estèril. Aquest estudi subratlla la sorprenent importància de mantenir qualsevol nau espacial completament lliure de microbis.

Yamagishi espera fer més experiments d’exposició encara més lluny de la Terra, inclòs el proposat per la NASA Lunar Gateway prop de la Lluna. I per avançar en preguntes sobre els orígens de la vida, el seu equip s’està desenvolupant un microscopi per buscar vida per sota de la superfície de Mart.

'En entorns on no pensàvem que la vida pogués sobreviure, ara sabem que pot', diu Grefenstette. 'Aquest estudi també ho demostra, de manera que reculem constantment aquesta barrera del que pot aconseguir la vida a la Terra'.





^