Свемир и наука: Да ли су људи могли да загаде Марс

Док читате ово, по површини Марса труцка се једна изузетна машина.

„Истрајност" - ровер величине аутомобила који се безбедно приземљио на површину Марса 18. фебруара ове године - можда може да развије највећу брзину од мање од 152 метра на сат, али са собом носи широки дијапазон алата, инструмената и експеримената који су већ довели до револуционарних открића.

На роверу дугом три метра налази се машина која претвара редак марсовски ваздух богат угљен диоксидом у кисеоник и хеликоптер величине кутије за папирне марамице који је извео први управљани, контролисани лет на некој другој планети.

Хеликоптер, по имену Ингениозност, до сада је извео три успешна лета, сваки дужи и виши од претходног.

Али да ли је још нешто пошло на путовање са свим овим хардвером?

Да ли је нека бактерија или спора са Земље случајно пренесена у свемир и преживела путовање како би се настанила на Марсу?

НАСА и њени инжењери у Лабораторији за млазну пропулзију (ЈПЛ) имају прецизне и темељне протоколе за минимизовање броја организама који би ненамерно могли да аутостопирају вожњу током свемирске мисије.

Међународно договорени стандарди одређују колико строги ови протоколи морају да буду, а НАСА их испуњава и, у неким случајевима, превазилази.

А опет, две скорашње студије истичу како неки организми могу да преживе процес чишћења и путовање до Марса, а такође и колико брзо микробске врсте могу да се развију док су у свемиру.

Прво, кренимо од процеса који је неопходан да би се изградио ровер „Истрајност", као и већина свемирских летелица направљених у погону за састављање свемирских летелица (САФ) у ЈПЛ-у.

Ту се свемирске летелице граде минуциозно слој по слој, као црни лук, а све се детаљно чисти пре него што се дода нови.

Ове методе спречавају да бактерије, вируси, гљиве или споре на опреми буду послате у мисију.

Свемирске летелице граде се у просторијама са филтерима ваздуха према строгим процедурама биолошке контроле.

Њихов циљ је да осигурају да само неколико стотина честица сме да контаминира сваку квадратну стопу а идеално не више од неколико десетина спора по квадратном метру.

Али готово је немогуће постићи нула биомасе на некој свемирској летелици.

Микроби су присутни на Земљи милијардама година и свуда су.

Они су у нама, на нашим телима и свуда око нас.

Неки се провуку чак и у најчистијим од чистих соба.

Погледајте видео: Како звучи вожња на површини Марса

У прошлости, тестови за биолошку контаминацију ослањали су се на способност гајења (које се често назива „култура") живота из узорака узетих брисом са опреме.

Новије методе које користимо моје колеге и ја узимају дати узорак, извуку из њега сав ДНК, и подвргну га секвенцирању „сачмарицом".

Као што сам израз говори, то је као да прислоните сачмарицу уз ћелије узорка, распрснувши их у милијарду малих фрагмената ДНК и потом секвенцирате сваки појединачни део.

Сваки комад (или „очитана" секвенца) може потом да се мапира назад у познате геноме врсте која је већ присутна у базама података секвенцирања.

Будући да сада можемо да секвенцирамо сву ДНК која је присутна у чистим собама а не само ону која може да се узгоји, имамо свеобухватнији поглед на то каква врста микроба може да се пронађе у чистој соби и да ли уопште може да преживи свемирски вакуум.

У чистим собама ЈПЛ-а, пронашли смо доказе микроба који имају потенцијал да буду проблематични током свемирских мисија.

Ови организми повећали су број гена за опоравак ДНК, дарујући им већу отпорност на радијацију, могу да формирају биофилмове на површинама и опреми, и могу да преживе исушивање и цветају у хладним окружењима.

Испоставља се да чисте собе могу да послуже као еволутивни процес селекције за најотпорније микробе који потом имају веће шансе да преживе путовање до Марса.

Ови налази имају велике импликације на облик планетарне заштите по имену „контаминација унапред". Тако бисмо нешто могли да донесемо (случајно или намерно) на другу планету.

Важно је пружити безбедност и очување сваког живота који постоји негде у Универзуму, зато што би нови организми могли да направе хаос кад стигну у други екосистем.

Људи имају прилично лош учинак кад је у питању то исто на нашој властитој планети. Велике богиње, на пример, раширене су преко ћебади датих домороцима у Северној Америци у 19. веку.

Чак и 2020. године, нисмо успели да зауставимо брзо ширење вируса који изазива Ковид-19, САРС-ЦoВ-2.

„Контаминација унапред" непожељна је и са научне тачке гледишта.

Научници морају да буду сигурни да је било које откриће живота на другој планети истински домаћа појава која је потекла одатле, уместо лажне идентификације контаминације која изгледа страно, али је заправо пореклом са Земље.

Микроби би потенцијално могли да аутостопирају на путу до Марса, чак и након чишћења пред лансирање и изложености радијацији у свемиру.

Њихови геноми могли би толико да се измене да изгледају истински неовоземаљски. Недавно смо видели да су се нови микроби развили на Међународној свемирској станици.

Иако инжењери НАСА раде вредно на томе да се избегне увођење таквих врста у марсовску земљу или ваздух, било који знаци живота на Марсу морају пажљиво да се истраже да бисмо били сигурни да нису потекли одавде са Земље.

Ако се то не уради, могло би да покрене истраживање на погрешним основама о универзалним својствима живота или марсовског живота.

Микроби понети у свемир могли би да буду и разлог за непосредну забринутост астронаута - они представљају ризик по њихово здравље а можда чак доведу и до квара опреме за одржавање у животу ако буде загушена колонијама микроорганизама.

Али заштита планете је двосмерна.

Друга компонента заштите планете је избегавање „контаминације уназад", када нешто што се врати на Земљу представља потенцијални ризик по живот на нашој властитој планети, а међу њима и људе.

Ово је тема многих научнофантастичних филмова, у којима неки фиктивни микроб угрожава сав живот на Земљи.

Али кад мисија НАСА и Европске свемирске агенције (ЕСА) буде лансирана ка Марсу 2028. године, то би могла да постане врло реална могућност.

Ако све буде ишло према садашњим плановима, Мисија повратка узорака са Марса вратиће прве марсовске узорке на Земљу 2032. године.

Прошле студије указале су на то да је врло мало вероватно да узорци са Марса садрже активну, опасну биологију - а „Истрајност" тражи било какве знаке које је могао да остави древни микробски живот на планети.

Али НАСА и ЕСА кажу да предузимају све додатне мере предострожности како би били сигурни да ће сви узорци који се врате са Марса бити безбедно затворени у вишеслојни систем изолације.

Постоји шанса, међутим, да би, ако и откријемо знаке живота на Марсу, он могао да потекне са Земље.

Још откако су прве две совјетске сонде слетеле на површину Марса 1971. године, после чега је уследио амерички Викинг 1 1976. године, велика је вероватноћа да је било неких фрагмената микробске, а можда чак и људске ДНК на Црвеној планети.

Имајући у виду глобалне пешчане олује и количине ДНК у назнакама које су могле да пођу са свемирском летелицом, морамо да будемо сигурни да се не заваравамо да живот који пронађемо није потекао са Земље.

Али чак и ако је ровер „Истрајност" - или мисије које су му претходиле - заиста случајно понео са собом организме или ДНК са Земље на Марс, ми имамо начина да га разликујемо од било каквог живота који је пореклом истински марсовски.

Скривене у оквиру секвенце ДНК налазиће се информације о његовом пореклу.

Активни пројекат назван Метасаб (метагеномика подземних железница и урбаних биома) секвенцира ДНК пронађен у више од 100 светских градова.

Истраживачи из наше лабораторије, тимови Метасаба и група у Швајцарској објавили су ове и друге глобалне метагеномске податке како би сачинили „планетарни генетски индекс" све секвенциране ДНК која је забележена.

Поређењем ДНК пронађене на Марсу са секвенцама виђеним у чистим собама ЈПЛ-а, подземним железницама света, клиничким узорцима, отпадним водама и на површини ровера „Истрајност" пре него што је напустио Земљу, требало би да је могуће закључити да ли је та ДНК стварно нова.

Чак и ако је наше истраживање Сунчевог система ненамерно однело микробе на друге планете, велика је вероватноћа да они неће бити исти као кад су напустили Земљу.

Пробна свемирска путовања и необична окружења са којима су се сусрела сигурно су оставила трага и навела их да се развијају.

Ако се организам са Земље прилагодио на свемир, или Марс, генетски алати које имамо на располагању могли би да нам помогну да схватимо како и зашто су се ти микроби променили.

И заиста, необична нова врста недавно откривена на Међународној свемирској страници у ЈПЛ-у и нашој лабораторији садржала је неке од сличних адаптација онима виђеним у чистим собама (укључујући отпорност на високе степене радијације).

Како се све екстремнија биологија бележи у програму названом Програм екстремног микробиома, тако расте и потенцијал да се искористе алати из њиховог еволутивног арсенала за будући рад на Земљи.

Могли бисмо да искористимо њихове адаптације у потрази за новим кремама за сунчање, на пример, или новим ензимима за опоравак ДНК који могу да нас заштите од штетних мутација које доводе до ракова, или као помоћ у изради нових лекова.

На крају ће људи крочити на Марс, носећи са собом коктел микроба који живе на нашим телима и у њима. И ови микроби ће се највероватније прилагодити, мутирати и променити.

А моћи ћемо и да учимо од њих.

Можда ће чак живот на Марсу учинити подношљивијим онима који буду ишли тамо, будући да се јединствени геноми који се прилагоде марсовском окружењу могу секвенцирати, пребацити назад на Земљу на даљу карактеризацију и потом искористити за терапеутику и истраживање на обе планете.

Имајући у виду све планиране мисије на Марс, налазимо се надомак нове ере интерпланетарне биологије, када ћемо научити све о адаптацији организма на једној планети и применити то на другу.

Лекције еволуције и генетских адаптација уписане су у ДНК сваког организма, а марсовско окружење неће бити другачије.

Марс ће уписати нову селекцију притисака на организам коју ћемо видети кад га будемо секвенцирали, отворивши потпуно нови каталог еволутивне литературе.

То није само из доконе знатижеље, већ дужност наше врсте да заштитимо и сачувамо све друге врсте.

Само људи разумеју изумирање и стога само људи могу да га спрече, што важи данас једнако као и за милијарду година, кад океани Земље буду почели да кључају и планета постане сувише врела за живот.

Неизбежно је да ће доћи до некаквог трансфера људске и микробске биологије кад будемо почели да одлазимо ка другим звездама, али, у том случају, нећемо имати избора.

Кад се све сабере и одузме, пажљива и одговорна „контаминација унапред" једини је начин да се сачува живот, а то је корак који морамо да почнемо да правимо у следећих 500 година.

Овај чланак је ажуриран 13. маја 2021. године да би пружио додатне информације о процедурама заштите планете које користи НАСА и током Мисије повратка узорака са Марса.

Ранија верзија је нетачно навела да НАСА стерилизује компоненте свемирских летелица пре састављања, а то је сада исправљено, будући да процедуре за заштиту планете не захтевају стерилизацију индивидуалних компоненти.

*Кристофер Мејсон је професор геномике, физиологије и биофизике на Медицинском факултету Вејл Корнел, на Универзитету Корнел.

Он истражује молекуларне и генетске ефекте дугорочног свемирског лета са људском посадом на НАСА и друге астронауте, као и дизајн нових типова ћелија за терапију рака, и аутор је нове књиге коју је објавио МИТ прес- Наредних 500 година: Грађење живота да би стигао до нових светова.

Пратите нас на Фејсбуку и Твитеру. Ако имате предлог теме за нас, јавите се на [email protected]