Pod koniec lat 70. XVII w. holenderski naukowiec Antonie van Leeuwenhoek obejrzał pod mikroskopem kroplę wody i znalazł w niej cały świat. Był on maleńki, ruchliwy, pełen żyjątek o dziwnej budowie ciała i istniał niepostrzeżenie wszędzie dookoła nas.
Za centrum oraz sens świata uznawano wówczas człowieka, a te mikroskopijne animalculi [mikroorganizmy zaobserwowane przez van Leeuwenhoeka i tak przez niego nazwane – przyp. red.], widoczne czy nie, zdawały się nie mieć wpływu na naszą egzystencję. Czemu więc istniały? Dziś wiemy, że są to mikroby i że to one rządzą światem. Wywołują u nas choroby, dbają o nasze zdrowie, rozkładają odpady, odżywiają najniższe ogniwa naszego łańcucha pokarmowego i wytwarzają dla nas tlen. Choć człowiek nie wiedział o ich obecności, to i tak miały znaczenie – podobnie jak grawitacja, która była istotnym zjawiskiem na długo przed tym, gdy Isaac Newton oberwał jabłkiem w głowę.
Być może stoimy właśnie nad kolejną przepaścią filozoficzną tego rodzaju, u progu odkrycia kolejnego ważnego świata ukrytego w tym naszym: obcego życia na naszej planecie. Naukowcy poszukują dziś pozaziemskich mikrobów w lodowatych gejzerach tryskających z Enceladusa i w oceanach chlupoczących pod lodową pokrywą Europy [znanej też jako Jowisz II – przyp. tłum.]. Usiłują znaleźć tropy wskazujące, że dawno temu, kiedy skały Marsa pokrywała wilgoć, poruszały się na nich jakieś organizmy. Za pomocą teleskopów wpatrują się w atmosfery odległych planet, poza Układem Słonecznym, polując na oznaki życia. Możliwe jednak, że prowadzą te prace zbyt daleko od domu. Skoro liczne gałęzie życia pojawiły się na Ziemi i ewoluowały niezależnie od naszych praprzodków, to wydaje się, że mamy szansę odkryć obce formy życia również bez opuszczania naszej planety.
Niewykluczone, że współcześni następcy tych „obcych” nadal tu są i myszkują pośród mikrobów van Leeuwenhoeka. Naukowcy nazywają tych hipotetycznych gapowiczów biosferą cieni. Jeśli zostałaby ona kiedykolwiek odnaleziona, dostarczyłaby dowodów na to, że życie nie jest przypadkiem występującym statystycznie raz na jeden wszechświat. Jeśli może narodzić się dwukrotnie na tej samej planecie, musiało już powstawać nieskończoną ilość razy na niezliczonych planetach. Zwykle jednak brakuje nam odpowiednich narzędzi do tego, by odkryć biosferę cieni. „I tu mamy problem” – twierdzi Carol Cleland, twórczyni pojęcia i jego największa orędowniczka.
Cleland, filozofka z Uniwersytetu Kolorado w Boulder, wpadła na ten pomysł, przebywając na rocznym urlopie naukowym w Centrum Astrobiologii w Hiszpanii. Przyglądała się tam naukowcom badającym mikroorganizmy.
„Kiedy macie próbkę gleby – zapytała – to w jaki sposób dowiadujecie się, co się w niej znajduje?”. Naukowcy pośpiesznie wyrecytowali typowe odpowiedzi: wsuwamy ją pod mikroskop, umieszczamy na szalce Petriego, robimy miliony kopii jej DNA, katalogujemy geny. Takie podejście nie dawało Cleland spokoju. „Nie mogliście wykryć nic, co nie byłoby niemal identyczne z już znaną wam formą życia na Ziemi” – skwitowała. Ich metody zakładały bowiem, że u wszystkich mikrobów materiał genetyczny funkcjonuje tak samo jak u nas. Ale czyż nie jest możliwe – zastanawiała się filozofka – by życie pojawiło się na Ziemi więcej niż raz? A skoro tak, to w wynikach naszych badań próżno szukać organizmów pochodzących z czasu drugich (lub trzecich) narodzin życia, ponieważ zostały one pomyślane w taki sposób, aby wykrywać jedynie znane formy życia. „Przy czym organizmy te, o ile istnieją, zostawiałyby po sobie jakieś ślady w środowisku” – mówi badaczka.
W 2007 r. Cleland opisała taki ślad – lakier pustynny – w czasopiśmie „Studies in History and Philosophy of Biological and Biomedical Sciences”. Ta niecodzienna, przypominająca utwardzony wodospad warstwa pokrywa skały pustynne na całej planecie, spływając strumieniami po formacjach od pustyni Al-Azizijja w Libii po Suche Doliny McMurdo na Antarktyce. Lakier pustynny, gdzie człowiek przez tysiące lat rył petroglify, narasta warstwami o grubości zaledwie ludzkiego włosa na tysiąclecie. Obfituje w arsen, żelazo i mangan – inaczej niż skały, na których występuje. Za jego składniki nie może odpowiadać żaden znany proces biologiczny lub geochemiczny. A mimo to ów lakier istnieje. Odkąd Cleland bliżej się nim zainteresowała, zaczęła usilnie namawiać naukowców, by nie bagatelizowali – a wręcz poszukiwali – podobnych anomalii; elementów nie do końca pasujących do reszty. Być może bowiem one wcale nie pasują.
Życie znajdzie sposób
Współcześni badacze odnajdują coraz więcej nietypowych organizmów, które teoretycznie stanowią „znaną formę życia”, tzn. zgodną z centralnym dogmatem biologii molekularnej wyjaśniającym przepływ informacji genetycznych w systemie biologicznym. Organizmy o wysokiej tolerancji toksyn potrafią żyć w odpadach promieniotwórczych, acydofile – w kwasie akumulatorowym, bezwzględne beztlenowce giną po pojawieniu się tlenu, a termofile mają się jak pączki w maśle pośród gorących prądów w głębi oceanu. Życie, jak mówią bohaterowie filmu Park Jurajski, znajdzie sposób – poradzi sobie.
A mimo to nawet najlepiej znane formy życia może być trudno znaleźć. Według najnowszych szacunków odkryliśmy tylko 14% zgodnych z dogmatem gatunków na naszej planecie. Z nich zaś zaledwie 1% potrafimy odtworzyć w laboratorium. Biosfera cieni mogłaby pomóc nam zrozumieć, dlaczego tak się dzieje. „Chociaż mamy słuszne pod względem teoretycznym powody, by wierzyć, że życie może przyjąć co najmniej odrobinę inną formę […], nie wiemy, jak miałaby wyglądać ta inność” – zauważyła Cleland w przełomowym artykule z 2005 r. zatytułowanym The Possibility of Alternative Microbial Life on Earth (Możliwość alternatywnego życia mikrobowego na Ziemi) i napisanym wspólnie z astrobiolożką Shelley Copley, również z Uniwersytetu Kolorado w Boulder. Podobnie jak młotek i młot dwuręczny mogą wbić gwóźdź, tak różne chemiczne kombinacje mogą wywoływać wzrost, adaptację, reakcje na impulsy i reprodukcję organizmów – innymi słowy: życie. Ale które kombinacje? I jak? Żeby to zrozumieć, należy cofnąć się do samego początku.
Życie na Ziemi mogło się narodzić – jak stwierdził Karol Darwin – w „ciepłej sadzawce” albo wokół prądu oceanicznego. Mogło też przybyć z Marsa na meteorycie. Zwyczajnie tego nie wiemy. Wiemy za to, że pół miliarda lat po tym, jak Ziemia została planetą, cząsteczki zaczęły wytwarzać swoje własne kopie. Wielu naukowców jest zdania, że pierwszymi samoreplikującymi się molekułami – prymitywną formą czysto genetycznego życia – były kwasy rybonukleinowe (RNA). Ten „świat RNA” z czasem coraz bardziej się komplikował, aż wreszcie zrodziły się z niego DNA i białka, a samo RNA pozornie się wycofało, choć nadal odgrywało ważną rolę w tle. Inni mówią, że nastąpił długi łańcuch czysto chemicznych reakcji, które wypluwały coraz to bardziej skomplikowane cząsteczki organiczne, a te tylko przyśpieszały tempo kolejnych reakcji, prowadzących do powstania cząsteczek jeszcze bardziej organicznych. Taki proces metaboliczny – po wielu cyklach – zaowocował powstaniem składników genetycznych. I ostatecznie przyczynił się do sformowania samych genów.
„Współczesne” DNA stanowi konkluzję wszystkich historii o początku życia. Jest ono kwasem nukleinowym złożonym z trzech części: cukru nazywanego deoksyrybozą, cząsteczki fosforanowej i jednej z czterech zasad: adeniny, cytozyny, guaniny lub tyminy (RNA wykorzystuje zamiast tyminy inny związek – uracyl). W naturze jednak występuje jeszcze sześć innych zasad i John Chaput, biodesigner [biodesign jest wieloznaczną nazwą kilku multidyscyplinarnych dziedzin naukowych i artystycznych, w tym przypadku oznacza innowacyjne połączenie farmacji i genetyki – przyp. tłum.] z Uniwersytetu Stanowego w Arizonie, zastanawia się, czy różne cząsteczki mogą działać podobnie do DNA. Możliwe, że jeszcze inne kombinacje trwają zamknięte wewnątrz niewidocznych dla nas, pradawnych organizmów snujących się wokół prądów oceanicznych.
DNA to nie jedyny aspekt, w jakim inne formy życia mogłyby różnić się chemicznie od tego, co znane. Instruuje ono nasze ciała, by wytwarzały określone białka stanowiące zlepek 20 różnych aminokwasów. W laboratorium, przy odpowiednich składnikach na początek i zachęcie w postaci UV, aminokwasy te w naturalny sposób samodzielnie się formują. Występują też w kosmosie: stanowią wierzchnią warstwę komet, a ich elementy składowe dryfują bez celu w przestrzeni międzygwiezdnej. Są łatwo dostępne, powszechne. Istnieje ich 100 rodzajów. Życie w biosferze cieni mogłoby mieć 80 bonusowych opcji pod ręką (lub jakąkolwiek inną kończyną, która by mu wyrosła).
Nawet aminokwasy, których używa nasze DNA, mogłyby przybierać różne kształty. Przy wytwarzaniu aminokwasów i cukrów w laboratorium otrzymuje się ich dwa lustrzane rodzaje, nazywane lewo- i prawoskrętnymi. Jednak wewnątrz żywych organizmów można znaleźć wyłącznie lewoskrętne aminokwasy i prawoskrętne cukry. Życie w biosferze cieni może być zaś obuskrętne albo stanowić odbicie zwykłego życia – cząsteczki mogą być odwrócone jak w Photoshopie. Astronom Dimitar Sasselov i genetyk George Church z Harvard Origins of Life Initiative [Harwardzkiej Inicjatywy „Początki Życia” – przyp. tłum.] chcą zbudować takie właśnie lustrzane organizmy z nadzieją, że pewnego dnia sfabrykowane przez nich mikroby zachorują. „Jeśli istnieją gdzieś prawoskrętne organizmy, to wiele z nich będzie wirusami, które spróbują przejąć kontrolę nad DNA naszych bionicznych komórek” – powiedział Sasselov redakcji „Guardiana” w 2013 roku. Jeśli wirusy zaatakują, wówczas dowiemy się o ich istnieniu. A skoro istnieją, to istnieją też jakieś ich ofiary poza laboratoriami Harvardu, narodzone długo przed tym, zanim powstała ta uczelnia czy laboratoria w ogóle.
W poszukiwaniu cieni
Mówienie naukowcom, aby znaleźli biosferę cieni, jest jak proszenie szympansa, by uzupełnił olej w aucie: nie będzie wiedział, czego ma szukać i jakich użyć narzędzi. Mimo to Cleland ma pewne sugestie. Po pierwsze trzeba wypatrywać życia w miejscach, w których „nie powinno” go być. Mikroby nazywane hipertermofilami, choć przeszczęśliwe w saunie, marnieją, gdy temperatura przekroczy 122°C. Jeśli znajdziemy cokolwiek żywego powyżej 150°C, to najprawdopodobniej nie będzie ulepione z tej samej gliny, co my. Trzeba wysłać balony w górne warstwy atmosfery, wdrapać się na wysokie płaskowyże, pojechać skuterem śnieżnym na biegun południowy, wybrać się terenówkami na pustynię Atakama, przywdziać apokaliptyczne skafandry i zapuścić się do kopalni uranu. Zachować czujność wobec zjawisk, które sprawiają, że zamiast „Eureka!” mówimy: „Ej, to dziwne”. Wtedy właśnie należy wziąć pod uwagę to, że faktycznie mogą mieć one bardzo nietypowe wyjaśnienia.
Inne tajemnicze odkrycie – z tej samej kategorii co lakier pustynny – dotyczy nadwyżki gazu. Jeśli skatalogować cały węgiel wydalany przez żywe istoty, a następnie zsumować węgiel obecny w atmosferze, to wyniki będą rozbieżne: nad naszymi głowami unosi się około 5% więcej węgla niż „powinno”. Może nadwyżka pochodzi od organizmów cieni, których wyziewów nie bierzemy pod uwagę. A może nie. Niewykluczone, że organizmy cienie już zostały przez nas poznane – to któreś z tych skrytych i pozornie upartych mikrobów, które nie chcą się reprodukować w naszych laboratoriach budowanych jako lęgowiska życia posłusznego dogmatowi. I może rzeczywiście są po prostu nieśmiałe. Ale mimo to powinniśmy się nad nimi głębiej zastanowić.
Na razie nie ma żadnego usystematyzowanego planu poszukiwania cieni. W 2010 r. prowadzony przez astrobiolożkę Felisę Wolfe-Simon zespół z NASA poszukiwał niecodziennych form życia w słonych, alkalicznych, nasyconych arsenem wodach jeziora Mono w północnej części Kalifornii. To właśnie tam naukowcy odkryli organizm, który nazwali GFAJ-1. Wszystkie znane istoty na Ziemi wykorzystują w swoim DNA fosfor. Ale kiedy zespół badaczy pozbawił GFAJ-1 tego pierwiastka, ten zdał się zastępować go arsenem. Gdyby w ciele człowieka dokonano takiej podmiany, zabito by wszystkie komórki, bo chociaż fosfor znajduje się tuż nad arsenem w okresowym układzie pierwiastków i łączą je pokrewne cechy, podobieństwo to nie jest wystarczające. Wydawało się jednak, że GFAJ-1 radzi sobie zupełnie dobrze z arsenem zamiast fosforu. Choć nie czyniło to z niego pełnoprawnego organizmu cienia, wydawało się, że jesteśmy zaledwie o krok od konkluzji, iż znane formy życia mogą zachowywać się jak organizmy cienie, jeśli zostaną przyparte do muru.
Zespół Wolfe-Simon wysłał artykuł do „Science”, a NASA pośpiesznie zwołała konferencję prasową. Jednak chwila sławy astrobiolożki szybko przerodziła się w niełaskę, ponieważ innym naukowcom nie udało się powtórzyć jej wyników. Bakterie, owszem, rosły w arsenowej kąpieli, ale wciąż potrzebowały fosforu i nadal go wykorzystywały. Podobnie jak syberyjski pustelnik pozostaje człowiekiem, tak GFAJ-1 pozostał zwykłym żywym organizmem. Przypuszczalnie umysły zespołu badawczego były aż nadto otwarte na nowe możliwości, a jeśli szukamy istnienia wyłącznie w znajomej nam formie, to nie znajdziemy żadnego innego.
Odkrycie takiego życia sugerowałoby bowiem, że prawa biologii są uniwersalne, podobnie jak w przypadku fizyki i chemii. Jeśli zrzucić z ziemskiego budynku puzon, spadnie on na ziemię – i to za każdym razem. Jeśli obłoki molekularne mają odpowiednią gęstość, dynamikę i skład, to zawsze narodzą się z nich nowe gwiazdy. A jeśli tak się stanie, to pozostały gaz i pył nieuchronnie zlepią się w nowe planety. Być może więc z tych właśnie planet narodzi się życie, o ile znajdą się tam odpowiednie składniki, które podgotuje się w odpowiedniej temperaturze. Biosfera cieni zaś – dowód na to, że organizmy żywe pojawiły się na Ziemi więcej niż jeden raz – sugeruje, że życie jako takie jest naturalną konsekwencją odpornych na zmiany temperatury lub idealnie odpowiednich warunków, a nie tajemniczym zjawiskiem podobnym do wygranej na loterii.
W latach 70. XVII w., kiedy van Leeuwenhoek przyglądał się niewidzialnej egzystencji mikrobów, ludzie byli już oswojeni z wizją świata tak małego, że niewidocznego gołym okiem. To nie filozoficzne istnienie owego świata zachwiało tronem ludzkości, lecz jego niedawno odkryte konkretność i złożoność.
Dziś na pytanie, czy życie rodzi się samodzielnie, jeśli zapewni mu się odpowiednie warunki, wiele osób odpowie twierdząco. Koncepcja ta nie jest nowa. Ale konkretny, złożony dowód, że jesteśmy przewidywalnym skutkiem przewidywalnego prawa, raz na zawsze strąciłby nas z tronu.
Pierwotnie artykuł ukazał się w serwisie Aeon.co. Tytuł i lead pochodzą od redakcji „Przekroju”.
Czytaj również:
