Η ανακάλυψη του εργαστηρίου αστροβιολογίας της NASA

Μετάφραση δική μου της επίσημης ανακοίνωσης της ερευνητικής ομάδας

Το εργαστήριο αστροβιολογίας της NASA ανακαλύπτει ότι ζωή μπορεί να προκύψει και με τοξικά χημικά στοιχεία. H έρευνα αυτή αλλάζει τη θεμελιώδη γνώση για το τι αποτελεί ζωή στη Γη.

Τα πειράματα που έγιναν στο δύσκολο περιβάλλον της λίμνης Mono (foto) στην Καλιφόρνια ανακάλυψαν τον πρώτο γνωστό μικροοργανισμό στη Γη, ικανό να αναπτυχθεί και να αναπαραχθεί χρησιμοποιώντας το τοξικό στοιχείο αρσενικό. Ο μικροοργανισμός αντικαθιστά τον φωσφόρο με αρσενικό στα δομικά στοιχεία του κυττάρου όπως DNA, ATP και άλλα βιομόρια.

«Ο ορισμός του τι συνιστά ζωή έχει εξ αυτού αλλάξει», δήλωσε ο Ed Weiler, αξιωματούχος της NASA. "Καθώς προσπαθούμε να ανακαλύψουμε σημάδια ζωής στο πλανητικό σύστημα πρέπει να αρχίσουμε να σκεφτόμαστε πιο πλατιά, και με διαφορετικό τρόπο για το τι έχουμε μάθει να θεωρούμε ζωή. Το συγκεκριμένο εύρημα που παραπέμπει στην ύπαρξη μιας εναλλακτικής βιοχημείας θα αλλάξει κάποια κεφάλαια στα βιβλία και θα ανοίξει τους ορίζοντες της έρευνας για την εξωγήινη ζωή. Τα αποτελέσματα της ερευνητικής αυτής δουλειάς θα δημοσιευτούν στην τρέχουσα έκδοση του Science Express".

Ο άνθρακας, το υδρογόνο, το άζωτο, το οξυγόνο ο φώσφορος και το θείο αποτελούν τις έξι βασικές δομικές μονάδες όλων των γνωστών μέχρι σήμερα μορφών ζωής στη Γη. Ο φώσφορος είναι μέρος του σκελετού του DNA και RNA των κυττάρων των οργανισμών.

Ειδικά ο φώσφορος αποτελεί το κεντρικό στοιχείο για την αποθήκευση ενέργειας στο κύτταρο, καθώς και βασική δομική μονάδα των φωσφολιπιδίων που σχηματίζουν την κυτταρική μεμβράνη. Το αρσενικό, το οποίο είναι χημικά παρόμοιο με τον φώσφορο, αλλά με διαφορετική χημική συμπεριφορά, είναι όπως γνωρίζουμε τοξικό, για το λόγο ότι διασπά την αλυσίδα των χημικών αντιδράσεων του μεταβολισμού.

"Ήδη είναι γνωστό ότι κάποια μικρόβια μπορούν να αναπνέουν αρσενικό, αλλά αυτό που έχουμε βρει είναι ότι το μικρόβιο κάνει κάτι εντελώς καινούργιο. Στην πραγματικότητα αναπαράγει κάποια κομμάτια του με αρσενικό", δήλωσε η Felise Wolfe-Simon, υπεύθυνη της συγκεκριμένης ερευνητικής ομάδας. «Εάν κάποιος οργανισμός κάνει τέτοια απρόσμενα πράγματα εδώ στη Γη, τι άλλο μπορεί να περιμένουμε να κάνει η ζωή και το οποίο ακόμα δεν έχουμε δει;»

Το νέο μικρόβιο, στέλεχος GRAFJ-1, αποτελεί μέλος μιας συνηθισμένης ομάδας βακτηρίων, των Γαμμαπρωτεοβακτηρίων (Gammaproteobacteria). Στο εργαστήριο οι ερευνητές ανέπτυξαν με επιτυχία μικρόβια από τη λίμνη Mono βασιζόμενοι σε μια δίαιτα η οποία ήταν φτωχή σε φωσφόρο, αλλά πλούσια σε αρσενικό. Όταν οι ερευνητές απομάκρυναν τον φωσφόρο και τον αντικατέστησαν με αρσενικό, τα μικρόβια συνέχισαν να μεγαλώνουν. Διαδοχικές αναλύσεις έδειξαν ότι το αρσενικό χρησιμοποιείτο για να παράξει δομικές μονάδες νέων κυττάρων του βακτηρίου GFAJ-1.

Το κεντρικό όμως θέμα της έρευνας ήταν εάν το αρσενικό ενσωματωνόταν στον ζωτικό μηχανισμό του κυττάρου όπως στο DNA, τις πρωτεΐνες και την κυτταρική μεμβράνη. Προς τούτο χρησιμοποιήθηκαν διάφορες εξελιγμένες και πολύπλοκες τεχνικές.

Η ερευνητική ομάδα διάλεξε τη λίμνη Mono εξ αιτίας της ασυνήθιστης χημείας της, ιδιαίτερα της υψηλής περιεκτικότητας σε άλατα, αλκάλια και αρσενικό.

Τα αποτελέσματα αυτά θα επηρεάσουν την έρευνα σε πολλές άλλες περιοχές, όπως τη μελέτη της εξέλιξης της Γης, τους βιο-γεωλογικούς κύκλους, την ανακούφιση από ασθένειες, και φυσικά θα ανοίξουν νέους ορίζοντες στη μικροβιολογία και αλλού.

Η ιδέα ύπαρξης εναλλακτικής βιοχημείας ήταν μέχρι τώρα μέρος της επιστημονικής φαντασίας, Μέχρι στιγμής το ότι το αρσενικό θα αποτελούσε συστατικό στοιχείο των βιομορίων υπήρχε μόνο σαν θεωρητικό ενδεχόμενο. Αλλά τώρα γνωρίζουμε ότι ζωή αυτής της μορφής μπορεί να υπάρξει και σε αφιλόξενα περιβάλλοντα όπως αυτό της λίμνης Mono.

The research team included scientists from the U.S. Geological Survey, Arizona State University in Tempe, Ariz., Lawrence Livermore National Laboratory in Livermore, Calif., Duquesne University in Pittsburgh, Penn., and the Stanford Synchroton Radiation Lightsource in Menlo Park, Calif.

Για περισσότερες πληροφορίες επισκεφτείτε τη σελίδα:

http://astrobiology.nasa.gov

Το άρθρο (για όσους έχουν πρόσβαση)βρίσκεται στην ιστοσελίδα του περιοδικού SCIENCE εδώ:

Σημ. δική μου. Η Felise, υπεύθυνη της ερευνητικής ομάδας, έχει ασχοληθεί αρκετά στο πρόσφατο παρελθόν με τη διερεύνηση της ύπαρξης μιας άλλης εναλλακτικής βιόσφαιρας (shadow biosphere) βασισμένης στο αρσενικό. Πίστευε ότι τέτοια χημεία θα μπορούσε να είχε υπάρξει στα πρώτα στάδια δημιουργίας της ζωής στη Γη, και ειδικά στην κοινωνία των μικροβίων. Όπως επίσης ότι κάπου, σε κάποια ξεχασμένη γωνιά θα μπορούσαν να βρεθούν κάποια περίεργα απομεινάρια. Ως γνωστόν τα μικρόβια αποτελούν συντριπτικό ποσοστό της βιόσφαιρας, εκ των οποίων μόνο το 1% έχει μελετηθεί και ταυτοποιηθεί. Απ' ότι φαίνεται στάθηκε τυχερή με το που κατάφερε να τα ξετρυπώσει.