من هستم خیلی مطمئن کریستین مویسل-آیچینگر، میکروبیولوژیست در دانشگاه پزشکی گراتس اتریش می گوید که در جایی در منظومه شمسی ما زندگی وجود دارد. اما مانند هر دانشمند دیگری، مویزل آیشینگر به خوبی می‌داند که برای چنین ادعای قابل‌توجهی به شواهد قابل‌توجهی نیاز است. بنابراین او و دیگران در حال تلاش برای یافتن این شواهد هستند – هم در زمین و هم در مریخ.
در سیاره سرخ، مریخ نورد Perseverance ناسا در حال جستجوی فسیل ها و آثار بیوشیمی بیگانگان در دهانه Jezero، بستر دریاچه ای باستانی است که گمان می رود زمانی شرایط قابل سکونت برای حیات میکروبی را فراهم کرده است. در خانه، میکروبیولوژیست ها در حال کاوش در محیط های فاقد اکسیژن هستند که ممکن است زیستگاه مریخ اولیه را تقلید کنند. این رویکرد دو جانبه در زمینه سازی برون یابی های فرازمینی دانشمندان با مطالعات همتایان زمینی می تواند به روشن شدن محدودیت های اساسی حیات در سیارات سنگی کمک کند و به توسعه و اجرای ماموریت های فرازمینی آینده کمک زیادی کند.
پروژه آنالوگ‌های مریخ برای اکتشاف فضایی (MASE) یک تلاش چهار ساله بود که از زمین برای درک مریخ با تجزیه و تحلیل پنج نوع محیط خشکی خشن اما قابل سکونت استفاده کرد که ممکن است شبیه محیط‌هایی باشد که قبلاً یا حتی اکنون در سیاره همسایه ما وجود داشته‌اند. بودجه در سال 2017 به پایان رسید، اما محققان MASE به انتشار نتایج در مورد قابلیت سکونت مریخ ادامه می دهند. مکان‌هایی که برای کاوش وجود دارد عبارتند از چشمه سولفید، معدن نمک، دریاچه و رودخانه اسیدی و یخ‌های دائمی. به دلیل شرایط شدید در این محیط ها، ارگانیسم هایی که در اینجا زندگی می کنند، اکسترموفیل نامیده می شوند.
تحقیقات در مورد افراد افراطی توسط توماس براک فقید، میکروبیولوژیست در دانشگاه ویسکانسین-مدیسون آغاز شد. برخلاف همه انتظارات، او کشف کرد که برخی از میکروب‌های مقاوم می‌توانند در چشمه‌های زمین گرمایی به اندازه‌ای گرم رشد کنند که یک تخم بیرون بیاید. کنجکاوی میکروبیولوژیست منجر به جداسازی یک مولکول – از یک باکتری گرمادوست – شد که اکنون در آزمایشگاه‌های سراسر جهان برای تکثیر و توالی‌یابی DNA استفاده می‌شود. براک در آوریل 2021 درگذشت، اما میراث او همچنان پابرجاست.
براک یافته های افراطی دوست خود را در آوریل 1969 منتشر کرد، درست چند ماه قبل از اینکه انسان برای اولین بار پا به ماه بگذارد. این امر راه را برای اختر زیست شناسی، مطالعه حیات در تمام اشکال آن در این سیاره و سایر نقاط جهان باز کرد. لوک مک کی، محقق دانشگاه ایالتی مونتانا که در این مطالعه یا مطالعه اخیر مویزل-آیچینگر شرکت نداشت، می‌گوید اختر زیست‌شناسی کسب درآمد از سفر فضایی نیست. این در مورد علوم پایه و پاسخ به یک سوال ابدی است: آیا زندگی فراتر از زمین وجود دارد؟
این سوال آنقدر عمیق است که دانشمندان تاکنون تنها توانسته‌اند لبه‌های آن را خراش دهند، با هر مکاشفه‌ای که به سختی به دست می‌آید معمولاً با انبوهی از اسرار جدید همراه است. سهم اصلی Moissl-Eichinger و تیم او تلاش آنها برای پرورش اکستروموفیل ها از پنج محیط MASE است، اما حتی این کار ساده نیز بسیار دشوار است. از بین بیش از 1000 گونه مختلف اکستروموفیل جمع آوری شده از این مکان ها، تیم تنها 31 گونه را در آزمایشگاه رشد داد. این یک مبارزه رایج در میکروبیولوژی محیطی است. از آنجایی که این میکروب ها در مکان های شدید زندگی می کنند، برای محققان دشوار است که شرایط دقیقی را که برای رشد به آن نیاز دارند، بازسازی کنند. برای به تصویر کشیدن بیشتر تنوع، دانشمندان تیم از توالی یابی ژنتیکی استفاده کردند که به آنها اجازه داد تمام DNA میکروبی موجود در نمونه هایشان را بررسی کنند. آنها به طور خاص به دنبال ژن هایی بودند که می توانند به میکروب ها در شرایط خصمانه مانند دمای شدید یا کمبود اکسیژن کمک کنند.
«فرهنگی [microbial] ایزوله ها نماینده محیط زیست نیستند و به همین دلیل کاری که آنها انجام دادند بسیار جالب است. مک‌کی می‌گوید: با استفاده از ایزوله‌ها و توالی‌بندی، فکر می‌کنم آنها واقعاً سعی کرده‌اند همه پایه‌ها را پوشش دهند.
علیرغم مشکلاتی که در کشت نمونه های اکستروموفیل خود داشتند، محققان تنوع عظیمی از میکروارگانیسم ها را در هر پنج مکان پیدا کردند. حتی در شدیدترین محیط های زمینی، به نظر می رسد زندگی راهی پیدا می کند. مهم‌تر از همه، توالی‌یابی DNA این تیم، 34 توالی میکروبی منحصر به فرد را نشان داد که در تمام مکان‌های MASE حفظ شده‌اند و شواهدی از بقای میکروبی در ترکیبی از محیط‌های شدید ارائه می‌دهند. به گفته مویسل-آیچینگر، اگرچه بسیاری از میکروب‌ها برای زندگی در شرایط خاصی مانند سرمای شدید یا اکسیژن کمیاب سازگار هستند، یافتن گروهی از میکروب‌ها که برای زنده ماندن از ترکیبی از این عوامل استرس‌زای شدید سازگار هستند، جدید است. این توانایی برای زنده ماندن در بسیاری از انواع محیط‌ها، ادعای محققان مبنی بر وجود میکروب‌های مشابه در مریخ را تقویت می‌کند – نه تنها در گذشته عمیق، بلکه حتی امروز.
“میکروب ها همه جا هستند. آنها می توانند در مکان هایی زندگی کنند که ما انتظار داریم آنها نتوانند رشد کنند، اما به نوعی این کار را می کنند.” “البته، در مریخ ما نمی دانیم که آیا اینها [extremophiles] انواع میکروارگانیسم هایی هستند که انتظار داریم ببینیم. آنها ممکن است بسیار با زندگی روی زمین سازگار باشند.
یکی از راه هایی که ممکن است این میکروب ها به طور خاص با سیاره ما سازگار شوند، وابستگی آنها به ترکیبات کربن یا مواد آلی است. اینها بلوک های سازنده مولکولی حیات روی زمین هستند و ممکن است در برخی از محیط های بیگانه قابل سکونت نادر باشند. برخی از میکروب ها در محیط هایی با مواد آلی کمیاب ممکن است در عوض مواد مغذی را از مواد معدنی مانند آمونیاک و برخی از ترکیبات گوگردی بدست آورند. با این حال، همه میکروب‌های کشت‌شده در مطالعات MASE برای زنده ماندن به کربن آلی متکی هستند – حتی آن‌هایی که می‌توانند بدون اکسیژن زنده بمانند. به گفته مویسل-آیچینگر، این ممکن است به این دلیل باشد که میکروب هایی که مواد آلی را مصرف می کنند سریعتر رشد می کنند. بنابراین با زمان بیشتر، او و همکارانش می‌توانند با موفقیت میکروب‌هایی را پرورش دهند که مواد مغذی خود را از منابع شیمیایی دیگر دریافت می‌کنند، و به طور بالقوه مسیرهای بیوشیمیایی جدید و جایگاه‌های زیست‌محیطی را برای جستجوی حیات در مریخ نشان می‌دهند.
ما با درک اینکه میکروب‌های مریخ چه شکلی هستند و چگونه می‌توانیم آنها را شناسایی کنیم، فاصله زیادی داریم. اما، البته، تحقیقات همیشه تکه‌های کوچکی را در یک زمان به دست می‌آورد و در برخی مواقع تصویر کامل‌تر می‌شود.»
درک اینکه چگونه همه این بخش‌های مختلف با هم هماهنگ می‌شوند، می‌تواند تعریف ما را از معنای زنده بودن تغییر دهد. به گفته مک‌کی، محیط‌های حیات فرازمینی می‌توانند مانند محیط‌های روی زمین باشند یا می‌توانند بسیار متفاوت باشند. در حال حاضر، با توجه به حجم نمونه ما از تنها یک جهان دارای حیات تایید شده، هر دو احتمال به یک اندازه قابل قبول به نظر می رسند.
“اگر [extraterrestrial life] آن نیز است [similar] برای زندگی ما روی زمین، مردم استدلال می کنند که این چیزی است که ما با خود آورده ایم. اما اگر خیلی متفاوت باشد، آیا ما می‌توانیم آن را ببینیم؟» می‌گوید Moisl-Eichinger. “این سوالی است که ما را به حرکت در می آورد.”
