Сунце је главни извор зрачења за живот на Земљи. Кликните за увећање
Свемирска путовања имају своје опасности. Неке животиње и биљке су развиле заштитну облогу или пигментацију, али неки облици бактерија могу заправо поправити штету на њеној ДНК од зрачења. Будући свемирски путници могу искористити ове технике како би умањили штету коју добијају од дугог излагања.
У филмовима Стар Варс и Стар Трек људи с лакоћом путују између планета и галаксија. Али наша будућност у свемиру још увијек није сигурна. Ако се ставе по страни хиперпрегон и црвоточине, не чини се да би људско тело могло да издржи продужено излагање оштром зрачењу свемира.
Зрачење потиче из многих извора. Сунчева светлост ствара распон таласних дужина, од таласних инфрацрвених до УВ таласа кратких таласа (УВ). Позадинско зрачење у свемиру састоји се од високоенергетских рендгенских зрака, гама зрака и космичких зрака који сви могу играти пустош са ћелијама у нашим телима. Пошто такво јонизујуће зрачење лако продире кроз зидове свемирских летелица и свемирске оделе, астронаути данас морају ограничити своје време у простору. Али, бити у свемиру чак и кратко време увелике повећава њихове изгледе за развој карцинома, катаракте и других здравствених проблема повезаних са зрачењем.
Да бисмо превазишли овај проблем, у природи ћемо можда наћи неколико корисних савета. Многи организми су већ осмислили ефикасне стратегије за заштиту од зрачења.
Линн Ротхсцхилд из НАСА-иног истраживачког центра Амес каже да је радијација одувек била опасност по живот на Земљи, па је живот морао да пронађе начине како се носити са тим. Ово је било посебно важно током првих година Земље, када су се састојци за живот први пут сакупљали. Како наша планета у почетку није имала много кисеоника у атмосфери, недостајао јој је и озонски (О3) слој да блокира штетно зрачење. То је један од разлога зашто многи верују да је живот настао под водом, јер вода може да филтрира штетније таласне дужине светлости.
Ипак фотосинтеза? трансформација сунчеве светлости у хемијску енергију? развио се релативно рано у историји живота. Фотосинтетички микроби попут цијанобактерија користили су сунчеву светлост за производњу хране већ пре 2,8 милијарди година (а можда и раније).
Рани живот се, дакле, укључио у деликатан чин уравнотежења, учећи како користити радијацију за енергију, истовремено се штитећи од штете коју зрачење може изазвати. Иако сунчева светлост није тако енергична као рендгенски или гама зраци, УВ таласне дужине преферирано апсорбују ДНК базе и ароматичне аминокиселине протеина. Ова апсорпција може оштетити ћелије и деликатне ланце ДНК-а који кодирају упутства за живот.
"Проблем је у томе што ако желите да приступите сунчевом зрачењу ради фотосинтезе, мораћете да узмете добро са лошим - такође ћете бити изложени ултраљубичастом зрачењу", каже Ротхсцхилд. „Дакле, постоје различити трикови за које мислимо да су рани живот користили, као што то данас чини и живот.“
Поред скривања под течном водом, живот користи и друге природне баријере од УВ зрачења, попут леда, песка, стена и соли. Како су се организми наставили развијати, неки су били у стању да развију сопствене заштитне баријере попут пигментације или жилаве спољне љуске.
Захваљујући фотосинтетским организмима који испуњавају атмосферу кисеоником (и стварајући озонски омотач), данас се већина организама на Земљи не треба борити са високоенергетским УВ-Ц зрацима, Кс-зракама или гама зрацима из свемира. У ствари, једини организам за који се зна да преживљава излагање у свемиру? барем краткорочно - су бактерије и лишајеви. Бактеријама је потребно мало оклопа како их УВ не би пржиле, али лишајеви имају довољно биомасе да делују као заштитни свемирски одели.
Али чак и ако постоји добра баријера, понекад настају оштећења од зрачења. Лишајеви и бактерије презимују док су у свемиру? не расту, не размножавају се или не учествују ни у једној од својих нормалних животних функција. По повратку на Земљу, они излазе из овог успаваног стања и, ако дође до оштећења, протеини у ћелији делују на састављање ДНК нити које су раздвојене зрачењем.
Иста контрола оштећења јавља се и са организмима на Земљи када су изложени радиоактивним материјалима попут уранијума и радијума. Бактерија Деиноцоццус радиодуранс је првак када је у питању ова врста поправке зрачења. (Међутим, комплетна санација није увек могућа, због чега изложеност зрачењем може довести до генетских мутација или смрти.)
"Ја живим у вечној нади да ћу уклонити Д. радиодуранс", каже Ротхцхилд. Њена потрага за микроорганизмима отпорним на зрачење довела ју је до врућег извора Паралана у Аустралији. Гранитне стијене богате уранијумом емитују гама зраке, док смртоносни радон гасови излазе из вруће воде. Живот на пролеће је, дакле, изложен високим нивоима зрачења? оба доле, од радиоактивних материјала и горе, од јаке УВ светлости аустралијског сунца.
Ротхсцхилд је за вруће извориште сазнао од Роберта Аниторија са Аустралијског центра за астробиологију Универзитета Мацкуарие. Анитори прати секвенцу 16С рибосомалних РНА гена и култивише бактерије које прилично срећно живе у радиоактивним водама. Као и други организми на Земљи, Паранона цијанобактерије и други микроби можда су створили баријере како би се заштитили од зрачења.
„Приметила сам чврст, готово силиконски слој на неким микробиолошким отирачима“, каже Анитори. „А кад кажем„ сличан силикону “, мислим на врсту коју користите за ивице прозора.“
„Поред могућих заштитних механизама, сумњам и да микроби у Паралани такође имају добре механизме за поправак ДНК“, додаје Анитори. Тренутно може само да нагађа о методама које користе организми Паралане да преживе. Међутим, он планира да помно испита њихове стратегије отпорности на зрачење касније ове године.
Поред Паралане, Ротхсцхилдова истрага довела ју је и до изузетно сушних подручја у Мексику и боливијским Андима. Како се испоставило, многи организми који су се развили да живе у пустињама такође су прилично добри у преживљавању изложености радијацији.
Дуготрајни губитак воде може проузроковати оштећење ДНК, али неки организми су развили ефикасне системе за поправак у борби против ове штете. Могуће је да се исти ти системи за поправљање дехидратације користе када организам треба да поправи оштећења изазвана радијацијом.
Али такви организми могу успети да избегну потпуно оштећење једноставно сушењем. Недостатак воде у исушеним, успаваним ћелијама чини их мање подложним ефектима јонизујућег зрачења, што може наштетити ћелијама стварањем слободних радикала воде (хидроксилних или ОХ радикала). Будући да слободни радикали имају непарне електроне, они жељно покушавају да ступе у интеракцију са ДНК, протеинима, липидима у ћелијским мембранама и било чим другим што могу да пронађу. Олупина која резултира може довести до квара органеле, блокирања деобе ћелија или проузроковања ћелијске смрти.
Елиминисање воде у људским ћелијама вероватно није практично решење за нас минимизирање изложености зрачењу у простору. Научна фантастика се дуго играла са идејом да људе стави у суспендовану анимацију на дуга свемирска путовања, али претварање људи у згужване, осушене грожђице и њихово поновно усвајање у живот није медицински могуће - или баш привлачно. Чак и ако бисмо могли развити такав поступак, кад се хумане грожђице рехидрирају, оне би опет биле подложне оштећењу радијације.
Можда једног дана можемо генетски инжењерирати људе да имају исте системе за поправљање супер зрачења као микроорганизми као Д. радиодуранс. Али чак и ако је такво повезивање са геномом људи било могуће, ти издржљиви организми нису 100% отпорни на оштећења од зрачења, па би здравствени проблеми наставили.
Дакле, од три позната механизма која је живот осмислио за борбу против оштећења од зрачења - баријере, поправке и исушивање - најнепосредније практично решење за људски свемирски лет било би осмишљавање бољих баријера радијације. Анитори сматра да би му проучавања организама пролећа Паралана једног дана могла да нам помогну да смислимо такве препреке.
„Можда ће нас природа научити опонашајући неке заштитне механизме које микроби користе“, каже он.
А Ротхсцхилд каже да би и студије зрачења могле пружити неке важне лекције док посматрамо успостављање заједница на Месецу, Марсу и другим планетама.
„Када почнемо да градимо људске колоније, узимаћемо организме са собом. Коначно ћете желети да узгајате биљке и можда направите атмосферу на Марсу и на Месецу. Можда не желимо да потрошимо труд и новац како бисмо их у потпуности заштитили од УВ и космичког зрачења. “
Поред тога, каже Ротхсцхилд, „људи су само пуни микроба, а ми не бисмо преживели без њих. Не знамо какав ће утицај имати зрачење на ту придружену заједницу, а то може бити више проблем него директан утицај зрачења на људе. "
Вјерује да ће јој студије такође бити корисне у потрази за животом на другим свјетовима. Претпостављајући да су и други организми у свемиру засновани на угљенику и води, можемо претпоставити у каквим би екстремним условима могли да преживе.
"Сваки пут када на Земљи нађемо организам који може живјети даље и даље у екстремима животне средине, повећавали смо величину те овојнице за коју знамо да живот може да преживи у себи," каже Ротхсцхилд. „Дакле, ако одемо на место на Марсу које има одређени ток зрачења, исушивање и температуру, можемо рећи:„ На Земљи постоје организми који могу да живе под тим условима. Нема ничега што не спречава живот да живи тамо. "Сада је, да ли је живот тамо или не, друга ствар, али бар можемо рећи да је ово минимална коверта за живот."
На пример, Ротхсцхилд сматра да би живот могао бити могућ у солним корицама на Марсу, које су сличне сланим коре на Земљи где организми проналазе уточиште од сунчевог УВ зрачења. Она такође гледа на живот који живи на Земљи под ледом и снегом, и пита се да ли би организми могли да живе упоредо заштићено од зрачења под ледом Јупитеровог месеца Европе.
Изворни извор: НАСА Астробиологи
