Łazik Curiosity niedawno odkrył metan na Marsie, co może świadczyć o obecności tam form życia. Czy to oznacza, że jesteśmy bliscy odkrycia życia na Marsie? Profesor biologii i genetyki Gary Ravkan chce poszukać DNA na Marsie. Przyciąga go myśl, że życie, jakie znamy, jest uniwersalne w całej Drodze Mlecznej.
Od prawie siedmiu lat łazik Curiosity NASA bada powierzchnię Marsa. Dwa tygodnie temu dokonał zaskakującego odkrycia ze stosunkowo dużymi stężeniami metanu. Łazik wykrył także metan w 2013 roku, ale odnotowane w tym miesiącu stężenie - około 21 miliardowych części ułamka - wzrosło trzykrotnie. Powodem, dla którego ta wiadomość stała się ważną wiadomością w społeczności naukowej, jest to, że metan jest często oznaką życia; pomimo tego, że gaz ten może być wynikiem różnych reakcji chemicznych, znaczną jego część wytwarzają żywe istoty. Czy to oznacza, że jesteśmy u progu odkrycia życia na Marsie, a jeśli tak, to jakie to może być życie?
Aby omówić te kwestie, rozmawiałem telefonicznie z Garym Ruvkunem, biologiem molekularnym i profesorem genetyki na Harvard University School of Medicine. Ravkan, jak sam przyznaje, zajmuje niezwykłe stanowisko w kwestii pochodzenia życia i możliwości wykrycia oznak życia w dowolnym miejscu. Krótko mówiąc, kwestionuje konwencjonalne twierdzenie, że nasza oparta na DNA forma życia powstała na Ziemi. Wywiad, który rozpoczął się rozmową o odkryciu metanu, przerodził się w dyskusję o tym, dlaczego chce wysłać na Marsa urządzenie zwane sekwenatorem DNA. (Po naszej rozmowie NASA ogłosiła, że stężenie metanu spadło do normalnego poziomu, co spowodowało, że naukowcy byli jeszcze bardziej zdezorientowani.) Podczas naszej rozmowy, która została zredagowana i skrócona dla jasności,Rozmawialiśmy także o tym, jak naukowa debata o początkach życia krzyżuje się z debatą religijną, o powodach, dla których może się on fatalnie mylić i co to znaczy wyrażać opinię mniejszości w środowisku naukowym.
Jaki jest główny wniosek, który wyciągnąłeś z faktu wykrycia metanu?
- Poszukiwanie metanu to dobra technika pośredniego poszukiwania życia. Problem w tym, że istnieją również chemiczne metody produkcji metanu. Nie można go nazwać idealnym surogatem życia. Dlatego proponowane przez NASA eksperymenty mające na celu wykrycie życia, zwłaszcza w naszej erze egzoplanet, kiedy odkryto tak wiele planet wokół gwiazd, mają na celu spektroskopowe badania ich atmosfery. Jest to zawsze związane ze stosowaniem dużych ilości chemikaliów, takich jak metan i CO2.
Czy uważasz, że to najlepszy sposób na wykonanie tego zadania? A może uważasz, że istnieje lepszy sposób przeprowadzenia tych badań?
„Tylko w ten sposób można je prowadzić w tak odległych miejscach. Moim ulubionym sposobem na znalezienie życia jest lot na planetę i szukanie tam DNA. Wynika z tego, że życie na innej planecie może być całkowicie analogiczne do życia tutaj, ale większość astrobiologów przedstawia stan rzeczy nieco inaczej.
Czym twój punkt widzenia w tej sprawie różni się od ogólnie przyjętego?
Film promocyjny:
- Moim zdaniem teza, że tu powstało życie, jest nieco arogancka. Na tej podstawie wydaje się, że jesteśmy w jakiś sposób zupełnie wyjątkowi i że wszystko wydarzyło się dokładnie tutaj. Estetycznie pociąga mnie idea, że życie, jakie znamy, jest uniwersalne w całej Drodze Mlecznej. Wydaje się, że gdy tylko się rozwinie, zaczyna się rozprzestrzeniać. Jednym ze sposobów, aby to udowodnić, jest przesunięcie zegara do przodu, a nie do tyłu. Jeśli naprawdę mówimy o skolonizowaniu Marsa, pierwszym krokiem jest wysłanie tam bakterii, które utworzą atmosferę. Jeśli więc uruchomisz zegar z milionem lat do przodu, przypuszczalnie wyślemy bakterie na inne planety oddalone o milion lat świetlnych.
Więc czekaj, po prostu chcę to zrozumieć. Więc mówisz, że myślisz, że inne formy życia będą do nas porównywalne, jest romantyczne lub atrakcyjne?
- Tak. Fakt, że życie nie powstało tutaj. Właśnie wylądowała na naszej planecie. Że pochodzi z innego miejsca. I wiele osób narzeka na to. Mówią: „Cóż, po prostu przenosisz problem pochodzenia życia w inne miejsce”. I tak jest.
W swoim e-mailu opisałeś swoje poglądy jako „niezbyt standardowe w dziedzinie mikrobiologii”. Wynika to częściowo z faktu, że chcesz wysłać sekwencer DNA na Marsa, prawda?
- Tutaj na Ziemi, jeśli udasz się gdzieś nad jezioro i chcesz wiedzieć, kto tam mieszka, to teraz stosuje się następującą technikę, aby znaleźć odpowiedź na to pytanie: pobiera się brud, przeprowadza się analizę DNA i określa się wszystkie związki genomowe w tym DNA. To daje całkiem niezłą migawkę tego, kto istnieje w tym miejscu. Oczywiście istnieje wiele różnych rodzajów bakterii, które żyją w glebie i podobnych substancjach.
A jeśli spojrzeć w literaturze, istnieją dziesiątki tysięcy badań, które są na tym oparte, a moim zdaniem po raz pierwszy zostało to zrobione 20 lat temu, a następnie DNA zostało użyte jako odcisk palca do wykrycia istniejących organizmów. I możemy powiedzieć: „Możesz po prostu zrobić to samo na Marsie i przeanalizować sekwencję DNA”. A potem zapytałbyś: „Czy jest tam ktoś taki jak nasz kuzyn?” To, co znajdziemy, nie powinno być naszym bratem. Może łączyć się z nami bardziej odległymi więzami niż brat, np. Jako kuzyn, co oznacza, że może pochodzić z tego samego drzewa życia. Kiedy już to zrobisz, możesz powiedzieć: „Cóż, życie na Ziemi i Marsie jest podobne, a to najmniej interesujący pomysł, ponieważ Ziemia i Mars są bardzo blisko”. Więc to prawie oczywisteaby mogli mieć tę samą formę życia, ponieważ istnieje wymiana. Ale co, jeśli w całej Drodze Mlecznej istnieje jedna i ta sama forma życia?
Co powiedzieliby ludzie, którzy są sceptyczni wobec twoich myśli?
„Powiedzieliby, że to nonsens. [Śmiech] Ponieważ mówią: „Cóż, to musiało się gdzieś zacząć, więc dlaczego nie sądzisz, że zaczęło się tutaj? Dlaczego wysuwasz hipotezę, że podjęliśmy życie, a nie staliśmy się źródłem jego rozwoju?” Ponieważ istnieją wyraźne dowody na rozwój życia w naszych genomach. Nazywa się to Światem RNA, który był najwcześniejszą formą życia i nadal jest obecny w naszych genomach. Widzimy to tam, więc możemy zidentyfikować wczesne etapy ewolucji za pomocą tylko jednej analizy współczesnych genomów. W podręcznikach i nauce ortodoksyjnej Świat RNA - swego rodzaju prekursor świata DNA - był na Ziemi cztery miliardy lat temu. I sugerowałbym, że nie, prawdopodobnie istniał dziesięć miliardów lat temu gdzieś po drugiej stronie Drogi Mlecznej i rozprzestrzenił się po całej galaktyce.
Okazuje się, że dla żadnej z hipotez - ani około czterech miliardów lat, ani około dziesięciu miliardów lat - nie ma naukowego uzasadnienia? Czy o to Ci chodziło?
- Nie nie nie. Ziemia istnieje od 4,5 miliarda lat. Wszechświat, przynajmniej jeśli liczyć od Wielkiego Wybuchu, ma około 14 miliardów lat. Dlatego jeśli życie powstało gdzie indziej, masz rezerwę czasu wynoszącą dziesięć miliardów lat. Ale wolałbym, żeby ta rezerwa miała sto miliardów lat lub tysiąc miliardów lat. Byłoby znacznie przyjemniej.
A dlaczego miałoby być o wiele ładniej?
- Cóż, bo w ten sposób masz więcej czasu. Czy widzisz, chodzi o to, że jeśli spojrzysz na zapis kopalny, gdzie możesz znaleźć pierwsze dowody życia? Oczywiście znajdziesz dowody na bakterie, które wyglądają jak bakterie, tak zwane stromatolity, te zielonkawo-niebieskawe bakterie, które istnieją w koloniach. Wszystkie tworzą dobre skamieniałości i można je zobaczyć 3,5 miliarda lat temu. Oznacza to, że życie ewoluowało już do etapu tworzenia dość złożonych bakterii bardzo szybko po ochłodzeniu Ziemi.
Wiesz, większość ludzi spoza społeczności naukowej powie: „Cóż, tak, bakterie to całkiem proste organizmy”. Ale bakterie nie są prostymi organizmami. Bakterie są niezwykle złożone. Bakterie to samoreplikujące się roboty, o których marzą elektrycy. Potrafią stworzyć kopię siebie w 20 minut z czterema tysiącami części.
Cóż, jaki wniosek można wyciągnąć z twojej opowieści o bakteriach?
„Znajdowali się na niewiarygodnie wysokim poziomie ewolucji i myślę, że dotarli tutaj, gdy tylko Ziemia ostygła i zaczęła rosnąć. Rozprzestrzeniają się po całej Drodze Mlecznej i prawdopodobnie w całym wszechświecie. Na przykład, czy słyszałeś o projekcie SETI? Czy szukają inteligentnego życia?
Tak. [Właściwie to nie ja.]
- Z reguły są to matematycy i spodziewają się, że inteligentni w jakiejś innej galaktyce wyślą im liczbę Pi lub, wiesz, jakiś inny matematyczny sygnał. W rzeczywistości wyślą tylko sekwencje DNA.
To znaczy, mówisz, że życie dotarło tutaj, ponieważ rozprzestrzeniło się wszędzie. Tak więc, jeśli wyślemy sekwencer DNA w kosmos i dowiemy się, że na podstawie zebranych przez niego danych wszystko to rozprzestrzeniło się, a następnie poleciało na Ziemię, a my wcale nie jesteśmy protoplastami wszystkiego …
- Dokładnie.
Tak więc inni ludzie, którzy mają inne zdanie w tej sprawie, wierzą: „Nie, nasza forma życia powstała tutaj, a inne formy życia mogą być na innych planetach i możemy to zrozumieć dzięki metanowi” lub coś w ten duch? Musimy więc poszukać czegoś takiego jak metan, ponieważ w ten sposób możemy znaleźć zupełnie inne formy życia
- Dokładnie. Ta dziedzina astrobiologii to obszar, w którym ludzie myślą o życiu na innych planetach. I prawdopodobnie, nie wiem, od tysiąca do pięciu tysięcy ludzi, którzy nazywają siebie astrobiologami, a NASA włożyła wiele wysiłku w rozwój tego obszaru. A gdybyś zapytał tysiące astrobiologów, czy uważają, że życie rozprzestrzeniło się lub ewoluowało niezależnie, powiedziałbym, że 1% byłby gotowy zaakceptować ideę rozpowszechniania życia w takiej formie, w jakiej mogę powiedzieć, że je promuje.
A więc jeśli 99% naukowców wierzy w globalne ocieplenie, a znikoma mniejszość twierdzi, że nie jest to związane z działalnością człowieka lub że po prostu nie istnieje, tak czy inaczej przewracamy oczami i mówimy: „Cóż, to nie jest bardzo coś naukowego”. Ci ludzie są trybikami w branży paliw kopalnych i pokrewnych dziedzinach. Jesteś bardzo szanowanym naukowcem, którego nie uważa się za ekscentrycznego ekscentryka. Czy masz jakieś wewnętrzne wątpliwości?
„Gdybym był osobą racjonalną, prawdopodobnie miałbyś rację. [Śmiech] Ale nie wiem dlaczego. To po prostu ma sens. Właściwie każdy podręcznik mówi, że życie wydarzyło się na Ziemi, a to jest mała improwizacja - by powiedzieć: wiesz, a przylecieliśmy tutaj. Czy rozumiesz? W pewnym sensie nie daje to żadnej satysfakcji, ponieważ przenosi problem gdzie indziej, do innej sfery. Czy rozumiesz? Ale mimo wszystko musiało zacząć się gdzie indziej.
Wydaje mi się, że wpadłem na pomysł, że przejście z worka chemikaliów do pełnoprawnej bakterii jest tak łatwe i że na Ziemi może się to wydarzyć za kilkaset milionów lat. Ważne jest również, aby zrozumieć, że biorąc pod uwagę tektonikę płyt na Ziemi, nasza planeta bardzo, bardzo szybko wymazała swoją historię w miarę przesuwania się kontynentów i odbudowy powierzchni Ziemi. Bardzo trudno jest znaleźć próbki, które mają więcej niż trzy miliardy lat. Nie ma ich wielu na Ziemi. Dlatego raczej trudno jest tu szukać najstarszych skamieniałości. I tu dochodzimy do jednej z zalet Marsa - nie ma tektoniki płyt. Dlatego jeśli chcesz szukać starożytnych skamieniałości na Marsie, to nie było trwałego pochówku przeszłości, w przeciwieństwie do Ziemi.
Jakie odkrycie na Marsie może wskazywać na poprawność lub błędność twojej teorii?
- Cóż, to znaczy, znowu, jeśli przeprowadzono tam sekwencjonowanie DNA, co jest bardzo wrażliwym procesem, prawda? Dlatego na Marsie można było znaleźć niezwykle rzadkie organizmy. A jeśli je znalazłeś, odkrywając jednocześnie, że nie jest to łatwe, wiesz, jakiś rodzaj łupieżu lub trądziku od kogoś z działu montażu statku kosmicznego, że jest to coś głęboko zakorzenionego - czyli jest to związane z życiem na Ziemi, ale mniej więcej tak samo jak kangur jest zwierzęciem, ale jednocześnie wyraźnie różni się od wszystkiego, co widzieliście w Starym Świecie, wtedy ustalilibyście, że odkryliście coś nowego, prawda? To samo można powiedzieć o bakteriach.
Albo jeśli pewnego dnia ludzie z projektu SETI otrzymali czteroznakowy sygnał, taki jak sekwencja DNA, a ty podniosłeś kod odszyfrowywania i powiedziałeś: „O mój Boże, to wygląda na jeden z genów, które rozpoznajemy”, byłby dowód, że w genomice gdzieś na innej planecie jest wymiana.
Jakie odkrycie mogłoby Cię przekonać, że się mylisz lub że to nie przypadek, że znalazłeś się w mniejszości?
- Cóż, gdyby ktoś odkrył zupełnie nową formę życia, która nie została zbudowana na DNA, myślę, że byłoby to dobre zaprzeczenie idei panspermii.
Zaraz cię wypuszczę, ale co by było, gdyby życie mimo wszystko powstało tutaj, a potem rozprzestrzeniło się dalej? I tak znaleźliśmy trochę DNA na Marsie, ale wylądowało tam, ponieważ rozprzestrzeniło się z Ziemi. Czy to możliwe?
„Tak, ale to stawia nas w centrum wszechświata, a cała siła historii tkwi w wezwaniu:„ Nie możemy zakładać, że jesteśmy centrum wszystkiego. Jesteśmy nieistotni”.
Jakie są tutaj powody religijne? Czy dostrzegasz w tej dyskusji jakiś aspekt religijny?
- Czy wysłałem ci link lub poprosiłem o wyszukanie wideo? [Ravkan polecił mi obejrzenie filmu na YouTube, w którym wypowiada się na temat „życia poza Ziemią”.]
Tak, obejrzałem ten film
- W tym filmie zrobiłem coś, czego się trochę obawiałem: odniosłem się do cudownego silnika syntazy ATP. Jest to jeden z najbardziej niesamowitych małych mechanizmów, jakie bakterie mają do wytwarzania energii poprzez pompowanie protonów przez błony. Zasadniczo mają silnik molekularny, który włącza go, nie wiem, z prędkością tysiąca obrotów na minutę.
Dlatego zwolennicy teorii inteligentnej - boję się to prawie powiedzieć, bo ostatnią rzeczą, na którą chciałbym, aby moje publiczne wypowiedzi były interpretowane przez zwolenników teorii inteligentnej - jest dla nich synteza ATP.
Co to jest synteza ATP?
„To mały obrotowy silnik hydrauliczny, który wytwarza ATP przez pompy protonowe. To doskonały cud ewolucji. I chcę podkreślić, że uważam to za ewolucję, ale fanatycy religijni używają tego, aby udowodnić, że ewolucja nie mogła tego zrobić, ponieważ jest tak pięknie przemyślana.
A jak to się ma do tych dwóch teorii …
„Cóż, są fanatycy religijni, którzy idą za tym samym przykładem co ja. Używam tego przykładu, aby powiedzieć: „To jest szczyt ewolucji”. Widzisz, trzy lub cztery miliardy lat temu nie jest to już prymitywna forma życia. To jest wysoce rozwinięte życie. Osiągnęła już wysoki poziom ewolucji.
Jasny. I twierdzą, że to dowodzi wyjątkowości ludzi, ponieważ Bóg ich stworzył?
- Tak. A ja odpowiadam: „Nie, ponieważ minęło znacznie więcej czasu niż cztery miliardy lat”.
Myślałem, że o wymiarze religijnym powiesz coś przeciwnego, że twoja teoria nie uważa Ziemi za centrum wszystkiego, dlatego ludzie religijni w nią nie wierzą. Ale stanowisko innych naukowców jest przynajmniej bliższe niektórym wierzeniom religijnym, ponieważ uważają oni Ziemię za początek
- Tak. Nie sądzę - cóż, być może ortodoksyjny pogląd na pochodzenie życia na Ziemi jest zakorzeniony w Adamie i Ewie. Nie wiem. Być może w całym moim życiu nie miałem ani jednej myśli religijnej.
To szok. Jak trudne jest wysłanie takiego sekwencera na Marsa? Czy może się to zdarzyć w najbliższej przyszłości?
- Wspiera nas NASA. Maria Zuber, planetolog z pasją, pracujemy nad tym razem od prawie 20 lat, a NASA wspiera naszą pracę. Jest to przedsięwzięcie wysokiego ryzyka, w które są gotowi wrzucić trochę pieniędzy, ale jeszcze nie wyrazili zgody na lot. Jeszcze do tego nie doszli. Z drugiej strony, przyglądanie się, jak NASA organizuje się, jest całkiem interesujące. Co dziesięć lat przeprowadzają tzw. Badanie dekadowe, kiedy spacerują i rozmawiają z planetologami w USA, Europie i na świecie i pytają ich: „Jak myślisz, który projekt jest najważniejszy?”. Następnie wszystko rozlewa się na 200-stronicowy dokument, a jeśli spojrzysz na ich priorytety, co jest dla nich ważne jako organizacji kosmicznej,wtedy poszukiwanie życia na innych planetach jest priorytetem numer jeden.
Czy wysokie stężenie metanu odgrywa jakąkolwiek rolę w tej dyskusji?
„Większość astrobiologów powiedziałaby:„ Cóż, może są tam bakterie wytwarzające metan”. Te bakterie, które pochłaniają dwutlenek węgla, wykorzystują wodór z gleby i wytwarzają metan. To metabolizm. A większość astrobiologów powie: „Nawiasem mówiąc, metan może być powiązany z drobnoustrojami”. A więc tak, myślę, że większości ludzi spodoba się pomysł bakterii wytwarzających metan na Marsie.
I prawdopodobnie wielu z nich powie: „Tak, pomysł połączenia się z bakteriami wytwarzającymi metan na Ziemi może nie być aż tak szalony”.
Podsumujmy więc dla jasności. Z tej rozmowy wyciągnąłem następujące wnioski: wierzysz w teorię inteligentnego początku, nie wierzysz w globalne ocieplenie i trzymasz się szalonych teorii dotyczących życia na innych planetach
- Poczekaj poczekaj. [Śmiech] O nie, nie. Będzie można zrezygnować z kariery.
Isaac Chotiner