NASA a acordat prioritate misiunilor dedicate cautarii vietii in sistemul nostru solar si in afara acestuia, iar acest lucru reflecta si interesul public. Descoperirea vietii extraterestre ne-ar modifica viziunea asupra umanitatii si a locului nostru in Univers. Nimic nu contribuie mai mult la obiectivul NASA de a explora cosmosul, de a inspira si a educa urmatoarea generatie de studenti in stiinta, decat cautarea vietii extraterestre. Insa ar fi cel mai nefericit caz daca am cheltui resurse considerabile si sa n-o recunoastem atunci cand o gasim.

Cautarea vietii extraterestre a inceput practic de curand, o data cu descoperirea undelor radio si a continuat printr-un efort sustinut incepand cu anii 80. Cautarea vietii in sistemul nostru solar s-a bazat pe un model geocentric, presupunand ca viata ar avea caracteristici similare cu cele de pe Pamant.

Viata pe Pamant foloseste apa ca solvent, este alcatuita din celule, se bazeaza pe grupul carbonil (compus dintr-un atom de carbon dublu legat de un atom de oxigen) si foloseste o arhitectura cu doi biopolimeri care utilizeaza acizii nucleici pentru a efectua functiile genetice si catalitice. Pe langa acestea, viata mai are o caracteristica importanta: utilizeaza energia rezultata din reactiile chimice, in special acelea in care legaturile care unesc carbonul si hidrogenul sunt transformate in legaturi intre carbon si oxigen sau hidrogen si oxigen.

In consecinta, cele mai multe misiuni ale NASA s-au concentrat asupra locatiilor unde ar putea exista apa in stare lichida pentru a gasi structuri similare cu cele de pe Pamant, sau molecule care ar putea fi produse de un metabolism bazat pe grupul carbonil. Este posibil oare ca viata sa se bazeze pe structuri moleculare diferite de cele cunoscute pe Pamant?

De ce este nevoie ca viata sa apara?

Inainte de a incepe sa cautam viata pe alte planete, trebuie sa stim exact ce cautam.

Daca viata este posibila folosind alti solventi decat apa lichida, atunci numarul de planete ce pot sustine viata este mult mai mare. In sistemul nostru solar stim ca exista apa pe Marte, in mediile subterane ale satelitilor lui Jupiter (Europa, Ganymede si Callisto), poate chiar si pe Enceladus.

Solventii solizi ar putea, totusi, sa fie prezenti si in alte medii planetare. Unul dintre aceste locuri ar putea fi Titan si ar fi mai accesibil pentru misiunile spatiale decat sa foram in subsolul planetei Marte, acolo unde exista apa.

Teoria, datele si experimentele arata ca viata necesita urmatoarele lucruri (in ordinea descrescatoare a certitudinii):

  • Un neechilibru termodinamic
  • Un mediu capabil sa mentina legaturi covalente, in special intre carbon, hidrogen si alti atomi
  • Un mediu lichid
  • Un sistem molecular care sa sprijine evolutia.

Viata pe Pamant foloseste energia solara, geotermala si chimica pentru a mentine starea de neechilibru constanta. Pentru ca sistemul sa se mentina intr-o stare de neechilibru constanta, schimbul de entropie trebuie sa fie negativ si egal cu entropia produsa prin procesele interne, ca in cazul metabolismului.

Energia este folosita si pentru a mentine legaturile covalente dintre carbon, apa si alti atomi. Viata care prezinta aceste caracteristici poate fi gasita oriunde gasim apa si energie. Dar avem vreun motiv sa credem ca viata poate aparea doar acolo unde exista apa? Din cunostintele noastre in chimia organica, apa nu este neaparat necesara. Interactiunile dipolare sunt in general mai puternice in solventi neaposi, nepolari, decat in apa.

Este evolutia o caracteristica necesara a vietii?

Multe dintre definitiile vietii includ expresia ca viata este “supusa evolutiei Darwiniste”. Schimbarile si adaptarea fenotipica sunt necesare pentru a exploata conditiile instabile ale mediului inconjurator, pentru a functiona optim si pentru a oferi un mecanism de crestere a complexitatii biologice. Caracteristicile vietii sunt capacitati inerente de adaptare la conditiile de mediu.

Modificarile evolutive au fost sugerate de Cairns-Smith chiar si pentru ipoteza cristalelor minerale din argila, sugerand ca acestea au contribuit la organizarea de molecule organice in structuri ordonate.

Ar putea un sistem chimic ce se auto-replica sa fie capabil de transformari chimice in mediul inconjurator? Daca compusii chimici nu sunt vii, atunci replicarea nu este o caracteristica numai a vietii.

Selectia naturala este cheia evolutiei iar aceasta selectie este prezentata ca o caracteristica in multe definitii ale vietii.

Evolutia este mecanismul-cheie al mutatiilor si transmiterii de gene catre urmasi in randul unei populatii. Cu toate acestea, desi mutatia si selectia naturala sunt procese importante, ele nu sunt singurele mecanisme folosite in achizitionarea de noi gene. Studiind viata pe Pamant, am descoperit ca transferul de gene intre specii este un mecanism vechi si eficient de creare rapida a diversitatii si a complexitatii.

Selectia naturala bazata doar pe mutatii probabil nu este un mecanism adecvat pentru fiintele complexe. Mai important, transferul de gene intre specii si endosimbioza sunt probabil cele mai evidente mecanisme pentru crearea unui genom complex. Existenta virusurilor este importanta, deoarece, in vremurile timpurii ale Terrei, virusurile au putut fi sursa a multor inovatii genetice datorita replicarii lor rapide, a frecventei ridicate a mutatiilor si a insertiilor genetice in celulele gazda.

Este evolutia o trasatura esentiala a vietii? Celulele reprezinta mult mai mult decat informatiile codificate in genomul lor; celulele fac parte dintr-un sistem biologic si chimic si sunt critice pentru crearea si operarea acestui sistem.

Unitatea biochimiei pune accentul pe capacitatea organismelor de a interactiona cu altele pentru a forma comunitati, pentru a dobandi si a transmite gene, pentru a folosi genele vechi in moduri noi, pentru a exploata noi habitate si, cel mai important, pentru a realiza mecanisme pentru a ajuta la „controlul” propriei evolutii. Aceste caracteristici sunt susceptibile de a fi prezente si vietii extraterestre, chiar daca au avut o origine si o biochimie total diferita fata de cea de pe Pamant.

Cum ar arata viata pe alte planete?

Deoarece avem doar un exemplu de structuri biomoleculare si pentru ca mintea umana intampina dificultati in a crea idei cu adevarat diferite de ceea ce stie deja, este dificil sa ne imaginam cum ar putea arata viata intr-un mediu foarte diferit de ceea ce gasim pe Pamant.

Cautarea vietii in cosmos incepe cu intelegerea vietii pe Pamant. Desi viata pe Pamant este clasificata in mod conventional in milioane de specii, studiile asupra structurii moleculare a biosferei arata ca toate organismele au un stramos comun. Planeta noastra este plina de nenumarate specii dar exista si multe medii de viata extrem de diferite – unele chiar prea ostile pentru oameni. O lectie invatata din studiile biochimice arata ca viata pe care o cunoastem are nevoie de apa lichida. Oriunde se gaseste o sursa de energie si apa lichida, acolo se gaseste si viata. Aceasta observatie a contribuit deja la indrumarea misiunilor NASA in cautarea vietii in sistemul nostru solar. Dupa cum a observat si Carl Sagan, nu este surprinzator faptul ca organismele bazate pe carbon care inspira oxigen si contin 60% apa ar concluziona ca viata trebuie sa se bazeze pe carbon, apa si sa inspire oxigen.

Tindem sa credem ca viata se bazeaza pe carbon deoarece viata de pe Pamant se bazeaza pe carbon. Dar chimia ne arata ca putem avea reactii chimice si viata fara a implica carbonul, folosind alti solventi decat apa, sau folosind reactii de oxidare-reductie fara dioxigen. De exemplu, viata ar putea obtine energie din NaOH + HCI (hidroxid de sodiu + acid clorhidric). Este posibil sa existe alte forme de viata care nu sunt bazate pe carbon?

Dar despre asta, vom vorbi in articolul urmator.

Bibliografie:
„The Limits of Organic Life in Planetary Systems” by the National Research Council.
http://cadredidactice.ub.ro
https://www2.jpl.nasa.gov/

Foto: Openminds.tv

LĂSAȚI UN MESAJ