Για δεκαετίες πιστεύαμε ότι η ζωή απαιτεί ήπιες συνθήκες για να αναπτυχθεί. Όμως, απέδειξε ότι στη Γη είναι πολύ πιο ευρηματική απ’ όσο φανταζόμασταν. Πράγματι, έχουμε ανακαλύψει μικροβιακές κοινότητες που επιβιώνουν σε περιβάλλοντα που προηγουμένως θεωρούσαμε νεκρά, ακατοίκητα. Παράλληλα, όταν η NASA ξεκίνησε να εξερευνά το Ηλιακό Σύστημα, αποκάλυψε κόσμους χωρίς κανένα εμφανές σημάδι ζωής. Ποια είναι άραγε τα όρια κατοικησιμότητας για τη ζωή όπως την ξέρουμε; Οι ακραιόφιλοι οργανισμοί θα μας βοηθήσουν με αυτή την απορία.
Τι είναι οι ακραιόφιλοι οργανισμοί;
Όταν οι ερευνητές επισκέφθηκαν ακραία περιβάλλοντα σε όλο τον κόσμο βρήκαν μικρόβια που ζούσαν σε αντίξοες συνθήκες. Σε πολύ χαμηλές ή υψηλές θερμοκρασίες, σε όξινο ή αλμυρό νερό, σε ρωγμές στα βράχια των χρυσωρυχείων χιλιόμετρα κάτω από το έδαφος, ψηλά στην ατμόσφαιρα και σε περιβάλλοντα με υψηλά επίπεδα ραδιενέργειας. Φυσικά, κάνουμε λόγο για τους ακραιόφιλους οργανισμούς.
Τα ακραιόφιλα (extremophiles) είναι οργανισμοί, οι οποίοι ζουν σε μέρη στη Γη, όπου οι άνθρωποι θεωρούν «ακραία». Θερμές πηγές, παγετώνες, ο βυθός του ωκεανού – όλα αυτά είναι περιβάλλοντα στα οποία σε καμία περίπτωση δε μπορούμε να ζήσουμε, αλλά οι οργανισμοί αυτοί πολλές φορές όχι μόνο επιβιώνουν, αλλά ευδοκιμούν. Κατά κύριο λόγο είναι μικροβιακοί οργανισμοί και πιο σπάνια ευκαρυωτικοί (μύκητες, βραδύπορα κ.ά.).
Κατηγορίες ακραιόφιλων οργανισμών
Κατηγοριοποιούμε τα ακραιόφιλα ανάλογα με τις μοναδικές ικανότητες του κάθε οργανισμού να αντέχει σε ορισμένες αντίξοες συνθήκες, καθώς και στο πως λαμβάνει την απαραίτητη ενέργεια από το περιβάλλον του. Ορισμένες βασικές κατηγορίες βρίσκουμε παρακάτω:
- Θερμόφιλα (Thermophiles): Αυτά τα μικρόβια ανέχονται ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών (45 – 80 οC). Βρίσκονται σε θερμές πηγές, ηφαιστειακές λίμνες και υπέρθερμες υδροθερμικές οπές στον πυθμένα της θάλασσας.
- Ψυχρόφιλα (Psychrophiles): Ακραιόφιλα που χρειάζονται θερμοκρασίες κάτω των -20 °C για να επιβιώσουν. Βρίσκονται σε αρκτικά εδάφη, βαθιά νερά, παγετώνες κ.ά.
- Οξεόφιλα (Acidophiles) και Αλκαλιόφιλα (Alkaliphiles): Τα οξεόφιλα επιβιώνουν σε πολύ όξινα περιβάλλοντα, όπου το pH σπάνια υπερβαίνει τη τιμή 3. Τέτοια μέρη συναντάμε σε μονάδες επεξεργασίας αποβλήτων, σε θερμές πηγές θειικού οξέος και αλλού. Από την άλλη, τα αλκαλιόφιλα επιβιώνουν σε περιβάλλοντα με τιμές pH από 9 έως 11 (αλκαλικές θερμές πηγές / λίμνες, σπήλαια κ.ά.).
- Βαρόφιλα (Barophiles): Μικρόβια που αντέχουν τις συντριπτικές πιέσεις. Αυτά τα ακραιόφιλα βρίσκονται στον πυθμένα του ωκεανού, όπου οι πιέσεις είναι 400 φορές μεγαλύτερες από ό,τι στην επιφάνεια της Γης.
- Ραδιοανθεκτικά (Radiophiles): Επιβιώνουν από δόσεις ιονίζουσας ακτινοβολίας, η οποία είναι 500 φορές μεγαλύτερη από τη θανατηφόρα δόση για τον άνθρωπο.
Πολυ-ακραιόφιλοι οργανισμοί
Υπάρχουν και άλλοι τύποι ακραιόφιλων οργανισμών: τα υπερθερμόφιλα, τα αλόφιλα, τα ξηρόφιλα, τα μεταλλόφιλα, τα ωσμόφιλα, τα λιθοαυτότροφα, τα ενδόλιθα, τα υποχρεωτικά αναερόβια κ.ά. Λίγο πολύ η ονομασία τους προδίδει τη κύρια ιδιότητά τους. Το βασικό εδώ, όμως, είναι να καταλάβουμε πως ουσιαστικά τις περισσότερες φορές έχουμε να κάνουμε με πολυ-ακραιόφιλους οργανισμούς (polyextremophiles). Για παράδειγμα, το Deinococcus radiodurans, «το πιο ανθεκτικό βακτήριο στον κόσμο», επιβιώνει σε ακραία ακτινοβολία, σε έντονες ξηρασίες, υπερβολικό κρύο και ισχυρά όξινο περιβάλλον.
Ακραιόφιλοι οργανισμοί: η γέφυρα με το Διάστημα
Οι επίγειες θερμές πηγές είναι ένα καλό σημείο για να ξεκινήσει κανείς τη περιήγησή του σε ακραία περιβάλλοντα στη Γη. Εκεί απομονώσαμε για πρώτη φορά ένα ακραιόφιλο, το Thermus aquaticus. Είναι ένα είδος βακτηρίου που προήλθε από το Εθνικό Πάρκο Γέλοουστοουν στις Ηνωμένες Πολιτείες.
Τα χημικά ιζήματα που βρίσκονται στα νερά των θερμών πηγών μπορούν να θάψουν και να διατηρήσουν τα κύτταρα. Έτσι, οι θερμές πηγές (ή ακόμα και οι αρχαίες τοποθεσίες θερμών πηγών) είναι ένα καλό μέρος για εύρεση στοιχείων ζωής. Για αυτόν τον λόγο οι αστροβιολόγοι αναζητούν γεωλογικά σημάδια αρχαίων θερμών πηγών σε πλανήτες, όπως ο Άρης.
Μπορούμε, σε συνέχεια της περιήγησής μας, να βουτήξουμε βαθιά στα σκοτεινά νερά των ωκεανών της Γης και να βρούμε υδροθερμικές οπές. Η πρώτη υδροθερμική οπή ανακαλύφθηκε το 1977 γύρω το Ρήγμα Γκαλαπάγκος. Οι κάμερες αποθανάτισαν ποικίλες ακραιόφιλες κοινότητες οργανισμών, οι οποίες αντέχουν τις εξαιρετικά μεγάλες πιέσεις και θερμοκρασίες και χρησιμοποιούν για ενέργεια χημικές ουσίες από το εξερχόμενο υλικό των οπών.
Μέχρι το 1977, οι επιστήμονες πίστευαν ότι όλη η ζωή στη Γη εξαρτιόταν άμεσα ή έμμεσα από το ηλιακό φως για ενέργεια. Με τα νέα δεδομένα, η πιθανότητα εύρεσης ζωής στα βάθη του τεράστιου ωκεανού της Ευρώπης (φεγγάρι του Δία), ή του Εγκέλαδου (φεγγάρι του Κρόνου) αποκτά άλλη βαρύτητα.
Ένα τελευταίο χαρακτηριστικό παράδειγμα θα μας μεταφέρει στην καταστροφή του Τσερνόμπιλ το 1986. Οι επιστήμονες εκεί ανακάλυψαν 200 είδη μυκήτων ανθεκτικών στην ακτινοβολία. Διαπίστωσαν ότι είχαν αναπτύξει τρόπους χρήσης της ραδιενέργειας ως πηγή ενέργειας. Αυτό πραγματικά άνοιξε νέα παράθυρα ζωής για κόσμους, οι οποίοι δεν προστατεύονται από κάποιο μαγνητικό πεδίο ή στρώματα όζοντος.
Οι ακραιόφιλοι οργανισμοί διεύρυναν τα όρια της ζωής
Mε την ανακάλυψη των ακραιόφιλων οργανισμών το ενδιαφέρον για εύρεση οποιασδήποτε μορφής ζωής στο Διάστημα παρέμεινε ζωηρό. Τα ακραιόφιλα μας βοηθούν να ανασυνθέσουμε τα σενάρια της πρώιμης ζωής στον πλανήτη μας. Ταυτόχρονα, όμως, ρίχνουν φως στο πως και το που πρέπει να αναζητούμε ζωή στο Διάστημα. Και αυτό γιατί, μας έδειξαν ότι η ζωή δεν χρειάζεται απαραίτητα ηλιακό φως ή οξυγόνο και ότι μπορεί να ευδοκιμεί κάτω από παγετώνες, σε ωκεάνιες τάφρους και μέσα σε πετρώματα. Δηλαδή, διεύρυναν κατά πολύ τα όρια της ζωής που οι επιστήμονες είχαν θέσει. Τέλος, εάν αναρωτιέστε για τη ζωή στο διάστημα μπορείτε να διαβάσετε το άρθρο για το παράδοξο του Φέρμι.
Βιβλιογραφία
- Nasa | Astrobiology | Ανακτήθηκε από https://astrobiology.nasa.gov/
- Extremophiles | Ανακτήθηκε από https://en.wikipedia.org/wiki/Extremophile
- Rare Earth Hypothesis | Ανακτήθηκε από https://en.wikipedia.org/wiki/Rare_Earth_hypothesis
- Earliest known life forms | Ανακτήθηκε από https://en.wikipedia.org/wiki/Earliest_known_life_forms
