Soarele este o sursă majoră de radiații pentru viață pe Pământ. Faceți clic pentru a mări
Călătoria în spațiu are pericolele sale. Unele animale și plante au evoluat acoperirea protector sau pigmentarea, dar unele forme de bacterii pot repara efectiv daunele ADN-ului său cauzate de radiații. Viitorii călători spațiali ar putea profita de aceste tehnici pentru a reduce la minimum răul pe care îl primesc de la expunerea îndelungată.
În filmele Star Wars și Star Trek, oamenii călătoresc între planete și galaxii cu ușurință. Dar viitorul nostru în spațiu este departe de a fi asigurat. Probleme legate de hyperdrive și găuri de vierme, nu pare posibil ca organismul uman să reziste la o expunere extinsă la radiațiile dure ale spațiului exterior.
Radiația provine din multe surse. Lumina de la soare produce o gamă de lungimi de undă de la unda lungă în infraroșu la lungimea de undă scurtă ultraviolete (UV). Radiația de fundal în spațiu este compusă din raze X cu energie mare, raze gamma și raze cosmice, care toate pot juca rău cu celulele din corpul nostru. Deoarece o astfel de radiație ionizantă pătrunde cu ușurință în pereții și spațiile spațiale ale astăzi, astronauții trebuie să-și limiteze timpul în spațiu. Dar fiind în spațiul exterior chiar și pentru o perioadă scurtă de timp, crește considerabil șansele lor de a dezvolta cancer, cataractă și alte probleme de sănătate legate de radiații.
Pentru a depăși această problemă, este posibil să găsim câteva sfaturi utile în natură. Multe organisme au conceput deja strategii eficiente pentru a se proteja de radiații.
Lynn Rothschild, de la Centrul de Cercetare Ames al NASA, spune că radiațiile au fost întotdeauna un pericol pentru viața de pe Pământ, astfel că viața a trebuit să găsească modalități de a face față. Acest lucru a fost deosebit de important în primii ani ai Pământului, când ingredientele pentru viață se reuneau pentru prima dată. Deoarece inițial planeta noastră nu avea prea mult oxigen în atmosferă, de asemenea, îi lipsea un strat de ozon (O3) pentru a bloca radiațiile dăunătoare. Acesta este un motiv pentru care mulți cred că viața a apărut sub apă, deoarece apa poate filtra lungimile de undă mai dăunătoare ale luminii.
Totuși fotosinteza? transformarea luminii solare în energie chimică? dezvoltat relativ timpuriu în istoria vieții. Microbii fotosintetici precum cianobacteriile foloseau lumina soarelui pentru a face mâncare încă de acum 2,8 miliarde de ani (și, chiar mai devreme).
Prin urmare, viața timpurie a fost implicată într-un act delicat de echilibrare, învățând cum să folosească radiația pentru energie, protejându-se în același timp de daunele pe care radiațiile le-ar putea provoca. Deși lumina soarelui nu este la fel de energică precum razele X sau razele gamma, lungimile de undă UV sunt absorbite în mod preferențial de bazele ADN și de aminoacizii aromatici ai proteinelor. Această absorbție poate deteriora celulele și șuvițele delicate de ADN care codifică instrucțiunile de viață.
„Problema este că, dacă veți accesa radiațiile solare pentru fotosinteză, trebuie să luați binele cu răul - vă expuneți și la radiațiile ultraviolete”, spune Rothschild. „Așadar, există diverse trucuri pe care credem că le-a folosit viața timpurie, așa cum se întâmplă și în ziua de azi.”
Pe lângă faptul că se ascund sub apă lichidă, viața folosește alte bariere naturale de radiații UV, cum ar fi gheața, nisipul, rocile și sarea. Pe măsură ce organismele au continuat să evolueze, unii au putut să-și dezvolte propriile bariere de protecție, cum ar fi pigmentarea sau o cochilie exterioară dură.
Datorită organismelor fotosintetice care umplu atmosfera cu oxigen (și, prin urmare, generează un strat de ozon), majoritatea organismelor de pe Pământ nu trebuie să se confrunte cu razele UV-C, cu raze X sau cu raze gamma de înaltă energie din spațiu. De fapt, singurele organisme cunoscute pentru a supraviețui expunerii în spațiu? cel puțin pe termen scurt - sunt bacteriile și lichenul. Bacteriile au nevoie de puțină protecție, astfel încât nu vor fi prăjite de UV, dar lichenii au suficientă biomasă pentru a acționa ca un spațiu de protecție.
Dar chiar și cu o barieră bună în loc, uneori apar avarii la radiații. Lichenul și bacteriile hibernează în timp ce sunt în spațiu? ei nu cresc, nu se reproduc sau nu se angajează în niciuna din funcțiile lor normale de viață. La întoarcerea pe Pământ, părăsesc această stare latentă și, în cazul în care au existat pagube, proteinele din celulă lucrează pentru a împărți șuvițe de ADN care au fost distruse de radiații.
Același control al daunelor se întâmplă cu organismele de pe Pământ atunci când sunt expuse la materiale radioactive, cum ar fi uraniul și radiul. Bacteria Deinococcus radiodurans este campionul domnesc atunci când vine vorba de acest tip de reparație a radiațiilor. (Totuși, repararea completă nu este întotdeauna posibilă, motiv pentru care expunerea la radiații poate duce la mutații genetice sau la moarte.)
„Trăiesc în speranța veșnică de a nu se afla D. radiodurans”, spune Rothchild. Căutarea ei de microorganisme rezistente la radiații a adus-o în izvorul cald Paralana din Australia. Rocile cu granit bogat în uraniu emit raze gamma în timp ce gazele letale de radon se ridică din apa fierbinte. Viața primăvara este așadar expusă la niveluri ridicate de radiații? atât de jos, din materialele radioactive, cât și deasupra, de lumina UV intensă a soarelui australian.
Rothschild a aflat despre izvorul fierbinte de la Centrul australian de astrobiologie al Universității Macquarie de la Roberto Anitori. Anitori a secvențiat genele ARN ribozomal 16S și a cultivat bacteriile care trăiesc destul de fericite în apele radioactive. Ca și alte organisme de pe Pământ, cianobacteriile Paralana și alți microbi pot fi concepute bariere pentru a se proteja de radiații.
„Am observat un strat dur, aproape siliconic, pe unele dintre covorașele microbiene de acolo”, spune Anitori. „Și când spun„ asemănător cu siliciul ”, mă refer la felul pe care îl folosiți pe bordura ferestrei.”
„În afară de posibilele mecanisme de ecranare, bănuiesc că microbii de la Paralana au și mecanisme bune de reparare a ADN-ului”, adaugă Anitori. În momentul de față, el nu poate decât să speculeze despre metodele folosite de organismele Paralana pentru a supraviețui. Cu toate acestea, el intenționează să investigheze îndeaproape strategiile de rezistență la radiații la sfârșitul acestui an.
Pe lângă Paralana, investigațiile lui Rothschild au adus-o în regiuni extrem de aride din Mexic și în Anii Bolivieni. După cum se dovedește, multe organisme care au evoluat să trăiască în deșerturi sunt, de asemenea, destul de bune la supraviețuirea expunerii la radiații.
Pierderea prelungită de apă poate provoca daune ADN-ului, dar unele organisme au evoluat sisteme eficiente de reparații pentru a combate această deteriorare. Este posibil ca aceleași sisteme de reparare a deshidratării să fie utilizate atunci când organismul trebuie să repare daunele provocate de radiații.
Dar astfel de organisme pot fi capabile să evite daunele, pur și simplu prin uscarea lor. Lipsa apei din celulele inactive, inactive, le face mult mai puțin sensibile la efectele radiațiilor ionizante, care pot dăuna celulelor prin producerea radicalilor liberi de apă (hidroxil sau radical OH). Deoarece radicalii liberi au electroni neperecheți, încearcă cu nerăbdare să interacționeze cu ADN-ul, proteinele, lipidele din membranele celulare și orice altceva pot găsi. Epavația rezultată poate duce la insuficiența organelor, la blocarea diviziunii celulare sau la moartea celulelor.
Eliminarea apei din celulele umane nu este probabil o soluție practică pentru noi pentru a minimiza expunerea la radiații în spațiu. Ficțiunea științifică s-a jucat de mult cu ideea de a pune oamenii în animație suspendată pentru călătorii în spații lungi, dar transformarea oamenilor în stafide stropite, uscate și apoi rehidratarea lor la viață nu este posibil din punct de vedere medical - sau foarte atrăgătoare. Chiar dacă am putea dezvolta o astfel de procedură, odată ce stafidele umane vor fi rehidratate, acestea vor fi din nou sensibile la deteriorarea radiațiilor.
Poate că într-o zi putem inginerii umani să aibă aceleași sisteme de reparare super radiații ca și microorganisme precum D. radiodurans. Dar chiar dacă un astfel de tinkering cu genomul uman a fost posibil, aceste organisme rezistente nu sunt 100 la sută rezistente la deteriorarea radiațiilor, astfel încât problemele de sănătate ar persista.
Așadar, dintre cele trei mecanisme cunoscute pe care viața le-a conceput pentru a combate deteriorarea radiațiilor - bariere, reparații și desecări - cea mai imediată soluție practică pentru circulația spațială umană ar fi conceperea de bariere pentru radiații mai bune. Anitori crede că studiile sale asupra organismelor de primăvară Paralana ar putea să ne ajute într-o bună zi să construim astfel de bariere.
„Poate că vom fi învățați de natură, imitând unele dintre mecanismele de ecranare utilizate de microbi”, afirmă el.
Și Rothschild spune că studiile de radiații ar putea oferi, de asemenea, unele lecții importante pe măsură ce privim spre crearea de comunități pe Lună, Marte și alte planete.
„Când vom începe să construim colonii umane, vom lua organisme cu noi. În cele din urmă, vei dori să crești plante și, eventual, să faci o atmosferă pe Marte și pe Lună. Este posibil să nu dorim să cheltuim efortul și banii pentru a-i proteja complet de radiațiile UV și cosmice. ”
În plus, spune Rothschild, „oamenii sunt doar plini de microbi și nu am putea supraviețui fără ei. Nu știm ce efect va avea radiația asupra acelei comunități asociate și poate fi mai mult o problemă decât efectul direct al radiației asupra oamenilor. ”
Ea crede că studiile sale vor fi utile și în căutarea vieții pe alte lumi. Presupunând că și alte organisme din univers sunt bazate pe carbon și apă, putem posta în ce fel de condiții extreme ar putea supraviețui.
„De fiecare dată când găsim un organism pe Pământ care poate trăi mai departe și mai departe într-o extremă a mediului, am mărit dimensiunea acel plic din ceea ce știm că viața poate supraviețui în interior”, spune Rothschild. „Deci, dacă mergem într-un loc de pe Marte, care are un anumit flux de radiații, desicare și temperatură, putem spune:„ Există organisme pe Pământ care pot trăi în aceste condiții. Nu există nimic care să împiedice viața să trăiască acolo. „Acum, dacă viața există sau nu este o altă problemă, dar cel puțin putem spune că acesta este plicul minim pentru viață”.
De exemplu, Rothschild crede că viața ar putea fi posibilă în crustele de sare de pe Marte, care sunt similare cu crustele de sare de pe Pământ, unde organismele își găsesc adăpost de radiațiile solare UV. De asemenea, se uită la viața care trăiește sub gheață și zăpadă pe Pământ și se întreabă dacă organismele ar putea trăi o existență comparativ protejată de radiații sub gheața lunii Europa a lui Jupiter.
Sursa originală: Astrobiologia NASA
