Бактерии

Животът на Марс? | Наука

На 7 август 1996 г. репортери, фотографи и оператори на телевизионни камери нахлуха в централата на НАСА във Вашингтон, окръг Колумбия. Тълпата се съсредоточи не върху редицата седнали учени в аудиторията на НАСА, а върху малка, прозрачна пластмасова кутия на масата пред тях. Вътре в кутията имаше кадифена възглавница и сгушена върху нея като бижу от корона беше скала - от Марс. Учените обявиха, че са открили признаци на живот вътре в метеорита. Администраторът на НАСА Даниел Голдин с радост заяви, че е невероятен ден. Той беше по-точен, отколкото знаеше.

Изследователите обясниха, че скалата се е образувала преди 4,5 милиарда години на Марс, където е останала до преди 16 милиона години, когато е била изстреляна в космоса, вероятно от въздействието на астероид. Скалата скиташе по вътрешната слънчева система до преди 13 000 години, когато падна до Антарктида. Той седеше на леда близо до AllanHills до 1984 г., когато геолозите с моторни шейни го извадиха.

това, което е намерено в гробницата на цар Тут

Учени, оглавявани от Дейвид Маккей от JohnsonSpaceCenter в Хюстън, установиха, че скалата, наречена ALH84001, има особен химически състав. Той съдържа комбинация от минерали и въглеродни съединения, които на Земята са създадени от микроби. В него имаше и кристали от магнитен железен оксид, наречен магнетит, който някои бактерии произвеждат. Освен това Маккей представи на тълпата изглед с електронен микроскоп на скалата, показващ вериги от глобули, които поразително приличаха на вериги, които някои бактерии образуват на Земята. Ние вярваме, че това наистина са микрофосили от Марс, каза Маккей, добавяйки, че доказателствата не са абсолютно доказателство за миналия марсиански живот, а по-скоро насочват в тази посока.





Сред последните, които говориха този ден, беше Дж. Уилям Шопф, Университет на Калифорния в Лос Анджелис, палеобиолог, който се специализира в ранните вкаменелости. Ще ви покажа най-старите доказателства за живота на тази планета, каза Шопф на публиката и показа слайд от 3,465 милиарда години фосилизирана верига от микроскопични глобули, които той е намерил в Австралия. Това са очевидно вкаменелости, каза Шопф, намеквайки, че марсианските снимки на НАСА не са. Той завърши, цитирайки астронома Карл Сейгън: Извънредните твърдения изискват извънредни доказателства.

Въпреки нотата на Шопф за скептицизъм, съобщението на НАСА беше изтръгнато по целия свят. Марс е живял, рок показва, че Метеоритът съдържа доказателства за живота в друг свят, съобщи Ню Йорк Таймс. Вкаменелостите от червената планета може да докажат, че не сме сами, обяви той The Independent of London .



През последните девет години учените приеха думите на Сейгън присърце. Те са изследвали внимателно марсианския метеорит (който сега е на разположение в Националния природонаучен музей на Смитсониън) и днес малцина вярват, че той е имал марсиански микроби.

Противоречието накара учените да попитат как могат да разберат дали някои петна, кристали или химически странности са признак на живот - дори на Земята. Адебатът се разгоря по някои от най-старите доказателства за живота на Земята, включително вкаменелостите, които Шопф гордо показа през 1996 г. В този дебат са заложени важни въпроси, включително как животът първо се е развил на Земята. Някои учени предполагат, че през първите няколкостотин милиона години, съществували животът, той почти не прилича на живота, какъвто го познаваме днес.

Изследователите на НАСА вземат уроци от дебата за живота на Земята до Марс. Ако всичко върви по план, през следващото десетилетие на Марс ще пристигне ново поколение марсоходи. Тези мисии ще включват авангардна биотехнология, предназначена да открива отделни молекули, направени от марсиански организми, живи или отдавна мъртви.



Търсенето на живот на Марс стана по-спешно благодарение отчасти на сонди от двата марсохода, които сега се движат по повърхността на Марс и друг космически кораб, който обикаля около планетата. През последните месеци те направиха поредица от изумителни открития, които за пореден път изкушават учените да вярват, че Марс крие живот - или го е направил в миналото. На февруарска конференция в Холандия бе проучена аудитория от експерти на Марс за живота на Марс. Около 75 процента от учените казват, че смятат, че животът някога е съществувал там, а от тях 25 процента смятат, че Марс крие живота днес.

Търсенето на изкопаеми останки от примитивни едноклетъчни организми като бактерии стартира през 1953 г., когато Стенли Тайлър, икономически геолог от Университета в Уисконсин, озадачава над около 2,1 милиарда години скали, събрани в Онтарио, Канада . Неговите стъклени черни скали, известни като чертове, бяха натоварени със странни, микроскопични нишки и кухи топки. Работейки с палеоботоника от Харвард Елсо Баргхоорн, Тайлър предполага, че формите всъщност са вкаменелости, оставени от древни форми на живот като водорасли. Преди работата на Тайлър и Баргхорн бяха открити малко вкаменелости, които са предхождали Кембрийския период, започнал преди около 540 милиона години. Сега двамата учени твърдяха, че животът е присъствал много по-рано в 4,55 милиарда години история на нашата планета. Колко по-назад отиде, оставаше да открият по-късните учени.

През следващите десетилетия палеонтолозите в Африка откриха 3 милиарда години на фосилни следи от микроскопични бактерии, които са живели в масивни морски рифове. Бактериите могат да образуват и така наречените биофилми, колонии, които растат на тънки слоеве върху повърхности като скали и океанско дъно, а учените са намерили солидни доказателства за биофилми, датиращи от 3,2 милиарда години.

Но по време на пресконференцията на НАСА най-старото твърдение за изкопаеми принадлежало на Уилям Шопф от UCLA, човекът, който говори скептично за находките на НАСА на същата конференция. През 60-те, 70-те и 80-те години Шопф се превърна във водещ експерт по ранните форми на живот, откривайки вкаменелости по света, включително 3 милиарда години фосилизирани бактерии в Южна Африка. След това, през 1987 г., той и някои колеги съобщават, че са открили микроскопичните вкаменелости от 3,465 милиарда години на място, наречено Warrawoona в западните части на Западна Австралия - тези, които той ще покаже на пресконференцията на НАСА. Шопф казва, че бактериите във вкаменелостите са били толкова усъвършенствани, че показват, че животът е процъфтявал по това време и по този начин животът е възникнал значително преди 3,5 милиарда години.

за да бъде наречен „плантатор“, трябваше:

Оттогава учените са разработили други методи за откриване на признаци на ранен живот на Земята. Единият включва измерване на различни изотопи или атомни форми на въглерод; съотношението на изотопите показва, че въглеродът някога е бил част от живо същество. През 1996 г. екип от изследователи съобщи, че са открили подпис на живота в скали от Гренландия, датиращи от 3,83 милиарда години.

Признаците на живот в Австралия и Гренландия бяха забележително стари, особено като се има предвид, че животът вероятно не би могъл да продължи на Земята през първите няколко стотици милиона години на планетата. Това е така, защото астероидите го бомбардираха, кипеха океаните и вероятно стерилизираха повърхността на планетата преди около 3,8 милиарда години. Изкопаемите доказателства предполагат, че животът е възникнал скоро след като нашият свят се охлади. Както Шопф пише в книгата си „Люлка на живота“, неговото откритие от 1987 г. ни казва, че ранната еволюция е протичала много бързо.

Бързото начало на живота на Земята може да означава, че животът може да се появи бързо и в други светове - или подобни на Земята планети, обикалящи други звезди, или може би дори други планети или луни в нашата собствена Слънчева система. От тях Марс отдавна изглежда най-обещаващ.

Днес повърхността на Марс не изглежда като място, гостоприемно за живот. Сухо е и студено, спуска се надолу до -220 градуса по Фаренхайт. Тънката му атмосфера не може да блокира ултравиолетовото лъчение от космоса, което би опустошило всяко известно живо същество на повърхността на планетата. Но Марс, който е толкова стар, колкото Земята, може да е бил по-гостоприемен в миналото. Ярките и сухите езерни корита, които маркират планетата, показват, че там някога е течала вода. Също така има основание да се вярва, астрономите казват, че ранната атмосфера на Марс е била достатъчно богата на задържащ топлина въглероден диоксид, за да създаде парников ефект, затоплящ повърхността. С други думи, ранният Марс много приличаше на ранната Земя. Ако Марс беше топъл и мокър в продължение на милиони или дори милиарди години, животът можеше да има достатъчно време да се появи. Когато условията на повърхността на Марс са станали неприятни, животът там може да е изчезнал. Но вкаменелостите може да са били изоставени. Възможно е дори животът да е оцелял на Марс под повърхността, съдейки по някои микроби на Земята, които процъфтяват на километри под земята.

Когато през 1996 г. Nasca’s Mckay представи своите снимки на марсиански вкаменелости пред пресата, един от милионите хора, които ги видяха по телевизията, беше младият британски екологичен микробиолог на име Андрю Стийл. Току-що беше спечелил докторска степен в Университета в Портсмут, където изучаваше бактериални биофилми, които могат да абсорбират радиоактивността от замърсена стомана в ядрени съоръжения. Експерт по микроскопични изображения на микроби, Стийл получи телефонния номер на Маккей от помощната директория и му се обади. Мога да ви направя по-добра картина от тази, каза той и убеди Маккей да му изпрати парчета от метеорита. Анализите на Стийл бяха толкова добри, че скоро той работеше за НАСА.

По ирония на съдбата обаче работата му подкопа доказателствата на НАСА: Стийл откри, че земните бактерии са замърсили метеорита на Марс. Биофилмите се бяха образували и се разпространиха през пукнатини във вътрешността му. Резултатите на Стийл не опровергават изцяло марсианските фосили - възможно е метеоритът да съдържа както марсиански фосили, така и антарктически замърсители - но, казва той, Проблемът е в това как да различите разликата? В същото време други учени посочиха, че неживите процеси на Марс също биха могли да създадат глобулите и бучките магнетит, които учените от НАСА са държали като изкопаеми доказателства.

Но Маккей отстоява хипотезата, че микрофосилите му са от Марс, като казва, че тя е последователна като пакет с възможен биологичен произход. Всяко алтернативно обяснение трябва да отчита всички доказателства, казва той, а не само едно парче наведнъж.

Противоречието породи дълбок въпрос в съзнанието на много учени: Какво е необходимо, за да се докаже присъствието на живот преди милиарди години? през 2000 г. оксфордският палеонтолог Мартин Брасие взе назаем оригиналните фосили на Warrawoona от NaturalHistoryMuseum в Лондон и той и Стийл и техните колеги са изучавали химията и структурата на скалите. През 2002 г. те стигнаха до заключението, че е невъзможно да се каже дали вкаменелостите са реални, като по същество подлагат работата на Шопф на същия скептицизъм, който Шопф е изразил по отношение на вкаменелостите от Марс. Иронията не беше загубена върху мен, казва Стийл.

По-специално, Шопф е предположил, че неговите вкаменелости са фотосинтетични бактерии, улавящи слънчевата светлина в плитка лагуна. Но Бразиър и Стийл и колегите му стигнаха до заключението, че скалите са се образували в гореща вода, заредена с метали, може би около прегрял отвор на дъното на океана - едва ли това е мястото, където слънцелюбив микроб може да процъфти. И микроскопичният анализ на скалата, казва Стийл, е бил двусмислен, тъй като той демонстрира един ден в лабораторията си, като извади плъзгач от рогата Warrawoona под микроскоп, монтиран на компютъра му. Какво гледаме там? - пита той, като на случаен принцип избива кавичка на екрана си. Някаква древна мръсотия, уловена в скала? Гледаме ли на живота? Може би, може би. Виждате колко лесно можете да се заблудите. Няма какво да се каже, че бактериите не могат да живеят в това, но няма какво да се каже, че гледате бактерии.

Шопф отговори на критиката на Стийл със собствени нови изследвания. Анализирайки по-нататък пробите си, той открива, че те са направени от форма на въглерод, известна като кероген, което би могло да се очаква в останките от бактерии. От неговите критици, казва Шопф, те биха искали да поддържат дебата жив, но доказателствата са огромни.

Несъгласието е типично за бързо движещото се поле. Геологът Кристофър Федо от университета Джордж Вашингтон и геохронологът Мартин Уайтхаус от Шведския природонаучен музей оспориха 3,83 милиарда години молекулярна следа от лек въглерод от Гренландия, като казаха, че скалата се е образувала от вулканична лава, която е твърде гореща за микробите издържат. Други неотдавнашни искове също са подложени на нападение. Преди година екип от учени направи заглавия със своя доклад за малки тунели в 3,5 милиарда годишни африкански скали. Учените твърдят, че тунелите са направени от древни бактерии по времето, когато се е образувала скалата. Но Стийл посочва, че бактериите може да са изкопали тези тунели милиарди години по-късно. Ако сте се срещали с лондонското метро по този начин, казва Стийл, бихте казали, че е на 50 милиона години, защото на толкова години са скалите около него.

Подобни дебати може да изглеждат неприлични, но повечето учени са щастливи да ги разгърнат. Това, което ще направи, е да накара много хора да запретнат ръкави и да търсят още неща, казва геологът от MIT Джон Гроцингер. Разбира се, споровете са за тънкостите във фосилните записи, а не за съществуването на микроби отдавна, много отдавна. Дори скептик като Стийл остава доста уверен, че микробните биофилми са живели преди 3,2 милиарда години. Не можете да ги пропуснете, казва Стийл за отличителните им мрежести нишки, видими под микроскоп. И дори критиците не са оспорили най-новото от Minik Rosing от Геологическия музей на Университета в Копенхаген, който е открил подпис на въглеродния изотоп в проба от 3,7 милиарда години скала от Гренландия - най-старите безспорни доказателства за живота на Земята .

В тези дебати е заложен не само моментът на ранната еволюция на живота, но и пътят, който е поел. През изминалия септември например Майкъл Тис и Доналд Лоу от Университета в Станфорд докладват за 3,416 милиарда години рогозки от микроби, запазени в скали от Южна Африка. Казват, че микробите извършват фотосинтеза, но не произвеждат кислород в процеса. Днес малък брой бактериални видове правят същото - аноксигенната фотосинтеза се нарича - и Тис и Лоу предполагат, че такива микроби, а не традиционните фотосинтетични, изследвани от Шопф и други, са процъфтявали по време на ранната еволюция на живота. Откриването на ранните глави на живота ще разкаже на учените не само много за историята на нашата планета. Това ще насочи и търсенето им на признаци на живот другаде във Вселената - като се започне с Марс.

През януари 2004 г. роувърите на NASA Spirit и Opportunity започнаха да се търкалят по марсианския пейзаж. В рамките на няколко седмици Opportunity намери най-доброто доказателство, че веднъж водата е течала по повърхността на планетата. Химията на скалите, взета от равнината, наречена Meridiani Planum, показва, че тя се е образувала преди милиарди години в плитко, отдавна изчезнало море. Един от най-важните резултати от мисията на роувъра, казва Гротцингер, член на научния екип на ровера, е наблюдението на робота, че скалите на Меридиани Планум не изглеждат раздробени или сварени до степен, че земните скали от същата възрастта е била - тяхната кристална структура и наслояване остават непокътнати. Палеонтолог не може да поиска по-добро място за запазване на вкаменелости в продължение на милиарди години.

Изминалата година донесе много вълнуващи доклади. Орбитна сонда и наземни телескопи откриха метан в атмосферата на Марс. На Земята микробите произвеждат обилни количества метан, въпреки че той може да се получи и чрез вулканична активност или химически реакции в кората на планетата. През февруари през медиите се появиха доклади за проучване на НАСА, в което се твърди, че заключението, че марсианският метан може да е произведен от подземни микроби. Седалището на НАСА бързо нахлу - може би се притеснява от повторение на медийната лудост около марсианския метеорит - и заяви, че няма преки данни, подкрепящи претенциите за живот на Марс.

подарък на влъхвите o henry

Но само няколко дни по-късно европейски учени обявиха, че са открили формалдехид в атмосферата на Марс, друго съединение, което на Земята се произвежда от живи същества. Малко след това изследователи от Европейската космическа агенция пуснаха изображения на равнините Елизиум, регион по екватора на Марс. Те твърдят, че текстурата на ландшафта показва, че районът е бил замръзнал океан само преди няколко милиона години - не много, по геоложко време. Замръзналото море може и днес да е там, заровено под слой вулканичен прах. Докато водата все още не е открита на повърхността на Марс, някои изследователи, изучаващи марсиански дерета, казват, че характеристиките може да са били произведени от подземни водоносни хоризонти, предполагайки, че водата и формите на живот, които изискват вода, може да са скрити под повърхността.

Андрю Стийл е един от учените, проектиращи следващото поколение оборудване за сондиране за живот на Марс. Един инструмент, който той планира да изнесе на Марс, се нарича микрочип, стъклен предмет, върху който са прикрепени различни антитела. Всяко антитяло разпознава и се фиксира върху определена молекула и всяка точка от определено антитяло е монтирана да свети, когато намери своя молекулярен партньор. Steele има предварителни доказателства, че микрочипът може да разпознае фосилни хопани, молекули, намерени в клетъчните стени на бактериите, в останките на 25 милиона годишен биофилм.

През септември миналата година Стийл и колегите му пътуваха до суровия арктически остров Шпицберген, където тестваха инструмента в екстремната среда в района като прелюдия към разполагането му на Марс. Докато въоръжените норвежки пазачи наблюдават за полярни мечки, учените прекарват часове седнали на студени скали, анализирайки фрагменти от камък. Пътуването беше успешно: антителата с микрочипове откриха протеини, направени от издръжливи бактерии в скалните проби, а учените избягваха да станат храна за мечките.

Steele работи и върху устройство, наречено MASSE (Модулни анализи за изследване на слънчевата система), което е планирано да лети в експедицията на Европейската космическа агенция през 2011 г. до Марс. Той предвижда роувърът да троши скалите на прах, който може да бъде поставен в MASSE, който ще анализира молекулите с микрочип, търсейки биологични молекули.

По-рано, през 2009 г., НАСА ще пусне Mars Science Laboratory Rover. Той е проектиран да инспектира повърхността на скалите за особени текстури, оставени от биофилми. Лабораторията на Марс може също да търси аминокиселини, градивните елементи на протеините или други органични съединения. Намирането на такива съединения няма да докаже съществуването на живот на Марс, но ще подкрепи аргумента за това и ще подтикне учените от НАСА да се вгледат по-внимателно.

Колкото и да са трудни анализите на Марс, те са още по-сложни от заплахата от замърсяване. Марс е посетен от девет космически кораба, от Марс 2, съветска сонда, която се е разбила на планетата през 1971 г., до „Възможност и дух“ на НАСА. Всеки от тях може да е носил стоп-земни микроби. Може да се окаже, че са катастрофирали и им е харесало там, а след това вятърът може да ги разнесе навсякъде, казва Ян Топорски, геолог от университета в Кил, Германия. А същата междупланетарна игра на бронирани коли, която нарани парче Марс на Земята, може да е изсипала парчета Земя на Марс. Ако една от тези земни скали беше замърсена с микроби, организмите можеше да оцелеят на Марс - поне за известно време - и да оставят следи в геологията там. И все пак учените са уверени, че могат да разработят инструменти за разграничаване на внесените земни микроби от марсианските.

Намирането на признаци на живот на Марс съвсем не е единствената цел. Ако откриете обитаема среда и не я намерите обитавана, това ви казва нещо, казва Стийл. Ако няма живот, тогава защо няма живот? Отговорът води до повече въпроси. Първото би било това, което прави изобилстващата от живота Земя толкова специална. В крайна сметка усилията, които се влагат в откриването на примитивен живот на Марс, може да се окажат най-ценни точно тук, у дома.





^