Student World

Klasickým modelem pro zkoumání vlivu kosmického prostředí na živou hmotu je bakterie Bacillus subtilis. Pokud tato bakterie pociťuje, že jí v prostředí něco schází, začne vytvářet endospory – malá a odolná stadia, schopná po velmi dlouhou dobu odolávat nepřízni prostředí a vyčkávat na zlepšení podmínek. Tyto spory nevykazují žádnou detekovatelnou aktivitu a jsou schopny přestát nepříznivé fyzikální a chemické podmínky, včetně pobytu v kosmu.

Živá hmota vystavená vakuu rychle vysychá. Pro aktivní a živé buňky to může představovat závažný problém, protože dochází k rozpadu membrán a nežádoucím chemickým reakcím proteinů a hlavně životně důležité DNA, nicméně přizpůsobená klidová stadia, jako jsou spory, s tím takové problémy nemají. Jejich DNA je chráněna speciálními proteiny, které ji stabilizují a pokud možno chrání před poškozením. Extrémně nízké teploty, které panují v kosmu (není-li objekt vystaven slunečním paprskům), je také nijak neohrozí – jestli něco, pak rozkladné procesy zpomalují. Jinými slovy, samotné vesmírné prostředí je pro „spící“ bakterie docela příznivé a mohou v něm setrvat poměrně dlouho.

Hlavním vrahem ve vakuu je radiace. Elektromagnetické vlnění energetičtější než světlo je k živé hmotě poměrně nepřátelské – narušuje biomolekuly, zejména DNA, která se jeho vlivem štěpí na kusy nebo naopak spojuje tam, kde by neměla. Není divu, že se často používá jako sterilizující prostředek. UV záření na povrchu Země je ovšem jen slabým odvarem toho, s čím bychom se setkali nad její atmosférou. Nejenže je tam UV paprsků více, ale vyskytují se tam i „agresivnější“ vlnové délky (např. UV-C), které páchají mnohem více škod. Bakteriální spory jsou sice až 50krát odolnější proti ozáření než živé bakterie, nicméně ani to jim v dlouhodobém výhledu příliš nepomůže. Navíc se zdá, že účinky vakua ještě zvyšují jejich zranitelnost!

Bakterie ohrožuje i částicová radiace, například rychle létající protony, elektrony nebo jádra těžších prvků. Japonský tým (J. Koike et al.) zkoumal přežívání pozemských organismů ve vakuu, bombardovaných protony v dávce odpovídající 250 letům stráveným ve vesmíru. Pokus přežila téměř polovina spor B. subtilis. To znamená, že částicová radiace je, přinejmenším v krátkém časovém horizontu, pro mikroby poměrně málo nebezpečná.

Experiment LDEF (Long Duration Exposure Facility) uskutečněný americkou NASA zahrnoval vystavení biologických vzorků podmínkám kosmu. Bakteriální „pěšáci“ – opět spory B. subtilis – strávili v palbě kosmu téměř šest let. Vakuum samo se projevilo jako poměrně málo škodlivé – expozici přežila až 2 % spor. Možná se to zdá málo, ale bakterie to vidí trochu jinak – tyto organismy hrají na kvantitu, obvykle jsou přítomny ve velkých množstvích. Proto i poměrně dramatické ztráty jsou povoleny a nijak by nezabránily úspěšné kolonizaci jiných planet. Pokud byly okolo spor přítomny i jiné látky, například cukry nebo soli, frakce přeživších stoupla na celé desítky procent.

Jakmile se do hry vložilo i UV záření, situace se rapidně zhoršila. Již makroskopicky bylo patrné, že původně světlá vrstva spor vystavená záření zežloutla. Spory v první linii, respektive v povrchové vrstvě, byly zřejmě kompletně zničeny a spečeny do jakési krusty. Nicméně svými těly zaštítily ty pod sebou, takže přeci jen některé přežily – sotva jedna z deseti tisíc, ale přeci jen bylo možné ze vzorků vypěstovat životaschopné bacily v počtu několika tisíc.

Experiment BIOPAN organizovaný ESA, který letěl na ruském satelitu Foton, ukázal, že už po pouhých dvou týdnech zahyne většina spor vystavených UV záření – přežije sotva jedna z milionu. Zcela opačná situace ale nastane, jsou-li spory smíšeny s horninou – jinými slovy bez ochranného stínění si bakterie v intenzivní radiaci nevedou příliš skvěle.

Co z toho plyne? Vesmír je pro bakterie nemilosrdným prostředím – podobně jako vojáci v nepřátelské palbě v něm rychle umírají, nemají-li k dispozici alespoň nějaký kryt. Situace by mohla být odlišná ve větší vzdálenosti od hvězd, kde UV záření není tak intenzivní – např. právě v oblacích mezihvězdné hmoty, které energetické fotony do určité míry odstiňují. Například práce Webera a Greenberga z roku 1985 dokazuje, že spory v extrémně nízké teplotě hlubokého vesmíru získávají na odolnosti, a zhruba desetina procenta by mohla přežít i po 2 500 letech. Na spory by se také mohl nalepit ochranný obal z ledů a jiných složek kosmické hmoty, který by je dále stínil a tím by mohl jejich životnost prodlužovat snad až na miliony let.

Sluneční soustava při svém pohybu Galaxií může těmito oblaky proplouvat každých několik desítek milionů let, a může trvat „pouze“ asi 100 000–1 000 000 let, než se mračno střetne s jinou hvězdou coby potenciálním příjemcem semen života. Pokud jsou spory v takovém mraku opatřeny nějakou ochranou, mohly by po tuto dobu přežít.

Jenže aby se spora stala efektivní panspermií, musí těžkou palbou v okolí hvězdy projít nejméně dvakrát – když opouští domovskou základnu a naopak při výsadku do dosud pustého planetárního systému. Možná by stačilo, kdyby se budoucí panspermie nechala řádně „očoudit“ sazemi, jaké do vesmíru chrlí stárnoucí hvězdy, např. rudí obři. Ostatně stará a červená hvězda by skýtala i další výhodu – produkuje mnohem méně UV záření než obvyklé slunce. Že by tedy život v umírajících soustavách dostával ještě poslední šanci přenést se někam, kde se nabízí lepší perspektiva?

Pokud by taková spora přestála všechny nástrahy mezihvězdné cesty, čeká na ni další problém – přistání. Vzhledem ke své cílové planetě se spora téměř jistě pohybuje rychlostí mnoha km/s, navíc je dále urychlena gravitací planety samé. Pokud by v takové rychlosti narazila do pevného povrchu, je její osud zpečetěn. Některé planety však mají hustou atmosféru, která se chová jako selektivní filtr. Menší makroskopické částice v ní shoří vlivem své velké rychlosti a tření. Mikroskopická prachová zrna (a tedy snad i bakteriální spory) mají ovšem jiný osud. Jejich hmotnost, a tedy i kinetická energie, je nepatrná, a vzhledem ke své hmotnosti mají velký povrch. Jsou tedy zpomaleny již ve velmi řídkém ovzduší vysoko nad povrchem, aniž by se nadměrně zahřály, a mohou se tedy snést k povrchu relativně jemně.

Jaký je závěr? Nelze zcela vyloučit, že život se skutečně může šířit po Galaxii prostřednictvím výtrusů smíšených s mezihvězdnou hmotou, a určité mechanismy pro takové šíření jsou známy. Na druhou stranu jsou takovéto holé zárodky poměrně zranitelné, zejména v okolí hvězd, a ani mechanismy rozsevu bakteriálních spor do prachoplynných mračen nejsou bez problémů. Není sporu o tom, že drtivá většina všech živých organismů, které se dostanou do vesmírného prostředí, v něm zahyne. Spor se vede o té nepatrné menšině, která tomuto osudu dokáže delší dobu unikat – dokážou vytrvat dost dlouho, aby se alespoň některé mohly snést na jiné planety? Bohužel, vzhledem k extrémním časovým a prostorovým měřítkům je velmi obtížné mezihvězdný panspermismus testovat. Posuzovat jeho roli historickou, tj. zda stál u původu života ve sluneční soustavě nebo ne, je také ošidné. Z paleontologického záznamu bude asi nemožné odlišit osev sluneční soustavy od spontánního vzniku života. Se současnou ani představitelnou budoucí technologií nemůžeme studovat biosféry extrasolárních planet a zkoumat jejich příbuznost s naší, ani nemáme reálnou naději, že se nám do rukou dostanou vzorky mikrobů prokazatelně přicházejících z mezihvězdného prostoru.

Tento text je úryvkem z knihy

Tomáš Petrásek, Igor Duszek: Vzdálené světy I

Triton, Praha 2009

O knize na stránkách

(volné pokračování: Litopanspermie: Může se živor šířit impakty?)

autor