Monday, 4 May 2009

Ελληνικό πείραμα στο Διάστημα ερευνά ένα μυστικό της ζωής

Το πρώτο ελληνικό πείραμα στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό ξεκινάει το ταξίδι του τον Απρίλιο. Στόχος των δύο Ελληνίδων επιστημόνων από το Εθνικό Ίδρυμα Ερευνών που το σχεδίασαν και το υλοιποιούν είναι να μελετήσουν αν οι αναερόβιοι μικρο-οργανισμοί θα αντέξουν να συνοδεύσουν τις πρώτες επανδρωμένες αποστολές στον Άρη - με καταστροφικές πιθανότατα συνέπειες- και να δώσουν ένα ακόμα ισχυρό επιχείρημα σε όσους υποστηρίζουν ότι η ζωή ήρθε από το Διάστημα. Όταν μια ή δυο δεκαετίες αργότερα θα φεύγουν οι πρώτες επανδρωμένες αποστολές προς τον πλανήτη Άρη, τέτοιοι μικρο-οργανισμοί (μύκητες και βακτήρια) που μπορεί να βρίσκονται στο διαστημόπλοιο, ίσως να προκαλέσουν σοβαρά προβλήματα, τρώγοντας καλώδια και καταστρέφοντας κρίσιμα κυκλώματα.

Έχουμε μάθει να πιστεύουμε ότι η ζωή δημιουργήθηκε στη γη και ότι το σύμπαν είναι γεμάτο αφιλόξενες περιοχές που θα μπορούσαν να διαλύσουν εις τα εξ ων συνετέθη οποιοδήποτε έμβιο οργανισμό. Η θεωρία της «Αβιογέννεσης» περιγράφει πως 3,5 δισ. χρόνια πριν η ανόργανη ύλη μέσα από πολύπλοκες χημικές διαδικασίες δημιούργησε για πρώτη φορά ζωντανά κύτταρα και κατέστησε τη γη μας μοναδικό «Κήπο της Εδέμ». Πρόσφατα, μάλιστα ερευνητές του Ευρωπαικού Εργαστηρίου Μοριακής Βιολογίας ανακάλυψαν πως οι πρώτοι μικρο-οργανισμοί γεννήθηκαν στις υπέρθερμες ηφαιστειακές οπές που βρίσκονται στα βάθη των ωκεανών.

Μια ανταγωνιστική θεωρία, αυτή της «Πανσπερμίας», προτείνει μια εναλλακτική ερμηνεία για την προέλευση της ζωής. Πρώτος ο Αναξαγόρας πριν από 2.500 χρόνια υπέθεσε ότι η ζωή δημιουργήθηκε στο σύμπαν από μικροσκοπικές οντότητες. Την θεωρία του υιοθέτησαν τους δύο τελευταίους αιώνες πολλοί από τους πλέον διακεκριμένους ερευνητές όπως ο Άγγλος Λόρδος Kelvin (ο πατέρας της θερμοδυναμικής), ο Σουηδός χημικός Svante Arrhenius και o Francis Crick, ένας από τους δύο ερευνητές που αποκωδικοποίησαν τη δομή του DNA. Και τώρα η «Πανσπερμία» εμπνέει τις διαστημικές αποστολές στον Αρη, όπου ρομποτικά οχήματα αναλύουν συστηματικά δείγματα των εδαφών του με στόχο να βρουν εξωτικούς μικρο-οργανισμούς.

Οι κλώνοι RNA - DNA

Η σύγχρονη θεωρία της «Πανσπερμίας» υποστηρίζει ότι τα πρώτα κύτταρα, η οι κλώνοι RNA - DNA ήλθαν στη γη από το Διάστημα, αφού πραγματοποίησαν ένα διαπλανητικό ταξίδι διαρκείας εκατομμυρίων ετών. Το 1996 ο ερευνητής David Mc Kay του Διαστημικού Κέντρου της NASA βρήκε μέσα σε βράχους στην Ανταρκτική που εκτοξεύθηκαν από τον Άρη πριν από 11 και 4 εκατομμύρια χρόνια αντίστοιχα απολιθώματα βακτηρίων που πιστεύεται ότι αναπτύχθηκαν εκτός γης. Σήμερα δύο Ελληνίδες Φυσικοί, η Ευαγγελία Σαραντοπούλου και η Ζωή Κόλλια, ετοιμάζονται να στείλουν ζωντανά αναερόβια βακτήρια στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, προκειμένου να μελετήσουν την αντοχή τους σε περιβάλλοντα όπου θεωρητικά θα έπρεπε να τους καταστρέφουν.

«Η ζωή, πάντοτε συντίθεται από απλά μόρια μη ζώσης ύλης όταν αυτή βρεθεί σε κατάλληλες συνθήκες, εντός ή εκτός γης όπως απέδειξαν ο Harold Urey και ο Stanley Miller το 1950 στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο. Τα μόρια του RNA θα μπορούσαν να έχουν δημιουργηθεί με μια ανάλογη διαδικασία κάπου αλλού και ένα πρωτόγονο σύστημα RNA και πρωτεϊνών θα μπορούσε να έχει αναπτύξει τη διαδικασία της αναπαραγωγής του εαυτού του, δηλαδή να συνθέτει ζωή», εξηγεί ο Αλκιβιάδης Κώσταντίνος Κεφαλάς διευθυντής ερευνών του Ινστιτούτου Θεωρητικής και Φυσικής Χημείας του Εθνικού Ιδρύματος Ερευνών και ερευνητής στο πρόγραμμα της Ε. Σαραντοπούλου. «Στη χαοτική ιστορία του ηλιακού μας συστήματος έχει πιστοποιηθεί ότι η γη έχει βομβαρδιστεί από μετεωρίτες που περιέχουν απλά οργανικά μόρια και ότι η ύπαρξη πλέον σύνθετων μορίων με ενζυματικές λειτουργίες δεν είναι δυνατόν να αποκλεισθεί. Μετά την άφιξή τους στη γη τα μόρια αυτά θα μπορούσαν να μετεξελιχθούν σε ζωντανά κύτταρα».

Τα αναπάντητα ερωτήματα όμως είναι ακόμα πολλά: είναι δυνατόν η βιολογική ύλη έστω και σε απλή μορφή, να επιβιώσει της σύγκρουσης ενός αστεροειδούς με έναν πλανήτη και να βρεθεί πάνω στα συντρίμμια της σύγκρουσης, καθώς θα εκτοξεύονται στο Διάστημα; Μπορεί η βιολογική ύλη να επιβιώσει ένα ταξίδι εκατομμυρίων ετών σε συνθήκες απολύτου κενού χαμηλής θερμοκρασίας και εκτεθειμένη συνεχώς στην κοσμική ακτινοβολία; Και μπορεί να αντέξει τις ακραίες συνθήκες πρόσκρουσης σε ένα νέο πλανήτη;

Οι επιστήμονες γνωρίζουν πως τμήματα RNA-DNA μήκους μερικών δισεκατομμυριοστών του μέτρου, θα μπορούσαν να επιβιώσουν σε ένα διαπλανητικό ταξίδι διαρκείας μεγαλύτερης από 31 εκατομμύρια χρόνια εφόσον ήταν καλά προστατευμένα μέσα σε πρωτεΐνες και μπορούσαν να επιδιορθώνουν αυτόματα το DNA τους κατά τη διάρκεια ενός διαπλανητικού ταξιδιού. Κάτι που έχει παρατηρηθεί πως ορισμένοι μικρο-οργανισμοί είναι σε θέση να κάνουν.

«Ο μικρο-οργανισμός Deinococus radiodurans που βρίσκεται σε αφθονία στην καρδιά των πυρηνικών αντιδραστήρων επιβιώνει με το να επιδιορθώνει το DNA του, ενώ η μεμβράνη που περιβάλλει τον πυρήνα του κυττάρου έχει πολύ παχιά τοιχώματα. Θεωρητικά τέτοιο οργανισμοί θα μπορούσαν να εξουδετερώσουν την επίδραση των ακτινών γάμα και της κοσμικής ακτινοβολίας. Επειτα, η επίδραση της πιο επικίνδυνης υπεριώδους ακτινοβολίας σε ένα διαπλανητικό ταξίδι θα είναι μηδαμινή αφού είναι αρκετά ισχυρή μόνο πλησίον κάποιου άστρου», λέει ο κύριος Κεφαλάς

Οι ερευνήτριες του εργαστηρίου Νανοφωτονικής του Ινστιτούτου Θεωρητικής και Φυσικής Χημείας του Αστεροσκοπείου Αθηνών Ευαγγελία Σαραντοπούλου και Ζωή Κόλλια, οι οποίες μελετούν εδώ και χρόνια στο εργαστήριο τις επιπτώσεις της υπεριώδους ακτινοβολίας στους μικρο-οργανισμούς βρήκαν πως κάποιοι κοινοί μύκητες, όπως οι Ulocladium, Gladospium, Αspergilus Νiger που συναντιούνται σε υγρά χώματα μπορούν να επιβιώσουν για αρκετά χρόνια εκτιθέμενοι στην υπεριώδη ακτινοβολία του Ηλίου στο Διάστημα. Τώρα στο πλαίσιο του ερευνητικού προγράμματος SURE σε συνεργασία με τον ευρωπαϊκό και τον ρουμανικό, οργανισμούς Διαστήματος ετοιμάζονται να μελετήσουν τα ευρήματά τους σε πραγματικές συνθήκες στέλνοντας δείγματα στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό.

Το πρόγραμμα SURE θα εκτοξεύσει από το κοσμοδρόμιο του Baikonur στο Καζακστάν τον Απρίλιο του 2008 επτά πειράματα, μεταξύ των οποίων και το ελληνικό. Για δύο εβδομάδες οι αστροναύτες του σταθμού θα ακολουθούν τα ερευνητικά πρωτόκολλα που έχουν ορίσει οι επτά επιστημονικές ομάδες, προκειμένου να διεξαχθούν οι έρευνες και στην συνέχεια θα τοποθετήσουν τις συσκευές στο διαστημικό λεωφορείο, προκειμένου οι συσκευές να επιστραφούν στους αποστολείς τους στη Γη.

Του Ματθαίου Τσιμιτάκη
pHYSICS4U

No comments: