W Wojnie światów HG Wellsa marsjańscy najeźdźcy zostali pokonani przez wojownika, którego żadna ze stron nie brała pod uwagę - przeziębienie.
Czy coś podobnego mogło się przytrafić astronautom lądującym na Marsie? A co, jeśli pierwszą formą obcego życia, z jaką spotykają się ludzie, były wirusy? Oto pytania zadane przez Dale'a Griffina w Astrobiology.
Biolodzy nie myślą o wirusach jako o żywych istotach. Są mniejsze niż bakterie (porównaj: 20-300 nm i 500-1500 nm) i nie mogą się rozmnażać: w tym celu muszą zaatakować komórkę i użyć jej narzędzi genetycznych. Niemniej jednak to wirusy rządzą światem. Hipochondrycy prawdopodobnie wzdrygną się z powodu faktu, że obecnie na Ziemi żyje 10 milionów bilionów wirusów, a co dziesiąty żyje w oceanach. Ponieważ ich replikacja jest całkowicie zależna od życia komórkowego, nie jest zaskakujące, że wszędzie tam, gdzie są komórki, znajdziesz wirusy.
Pan Griffin, mikrobiolog z US Geological Survey, uważa, że podobna sytuacja spotka nas na innych zamieszkanych planetach: „Myślę, że ewolucja życia komórkowego na innej planecie będzie przebiegać tak samo, jak na Ziemi. A obok komórek będą wirusy - w oszałamiającej ilości”.
Zaznacza, że astrobiolodzy nie są jeszcze zbyt przyjaźnie nastawieni do tego pomysłu. Wynika to częściowo z faktu, że ostatnio specjaliści zajmowali się tylko tymi wirusami, które wywołują choroby u ludzi i zwierząt. Jest to zrozumiałe, ponieważ badanie wirusów nie jest łatwe.
„Dopiero niedawno mikrobiolodzy mają narzędzia molekularne do pomiaru obfitości i różnorodności wirusów na Ziemi” - mówi Griffin. Problem w tym, że wirusy naziemne w większości przypadków zamieniły się w symbionty swoich gospodarzy - dlatego np. Człowiek nie może się przeziębić od psa i odwrotnie. Dlatego w celu szczegółowego badania wirusów konieczne jest wyhodowanie komórki gospodarza w laboratorium (zwykle rolę tę pełni bakteria), ale gospodarz (y) wielu wirusów jest nadal nieznany (nieznany). W rezultacie badania wirusów na Ziemi są powolne. Jest to również dostrzegane przez Chrisa Impeya z University of Arizona (USA), który napisał kilka książek na temat astrobiologii: „Ponieważ większość typów bakterii jest trudna w uprawie,nadal nie mamy pojęcia o całym kompleksie symbiotycznych relacji między bakteriami i wirusami”.
Ale czasy się zmieniają i pan Griffin uważa, że nadszedł czas, aby pomyśleć o pozaziemskich wirusach. Biolog Kenneth Stedman z Portland University (USA) jest gotów wspierać swojego kolegę. „Wirusy i to oczywiście ma ogromny wpływ na życie na Ziemi” - podkreśla. - Pozostaje pytanie, jak ważne są wirusy dla życia, ale na pewno życie na Ziemi byłoby zupełnie inne bez nich. Byłbym zaskoczony, gdyby znaleźli życie bez wirusów, to będzie bardzo ciekawy zwrot”.
Według pana Griffina nie chodzi o to, czy wirusy będą istnieć tam, gdzie istnieje życie (oczywiście odkryjemy życie na długo przed towarzyszącymi mu wirusami). Wirusy możemy znaleźć na początkowych i końcowych etapach ewolucji życia na planecie.
Film promocyjny:
Nie wiadomo, kiedy wirusy pojawiły się na Ziemi, ale można założyć, że powstały w starożytności. Być może to oni popchnęli ewolucję do tworzenia komórek. Atakując komórkę, wirus rozpakowuje swój własny materiał genetyczny, który próbuje dołączyć do genomu komórkowego. Jeśli replikacja się powiedzie, wdzięczny wirus, zapalając się, przechwytuje część informacji genetycznej i przekazuje ją z komórki do komórki, z organizmu do organizmu. Wymiana genów napędza ewolucję.
Oczywiście wirusy są szkodliwe, ale nie tylko. Na przykład, jeśli komórka zostanie uszkodzona przez światło ultrafioletowe, wirus, który ma geny odporności na promieniowanie UV, może przekazać je do komórki i spróbuje wyleczyć rany. I odwrotnie, uszkodzone wirusy mogą przywrócić zdolność do replikacji, jeśli komórka jest zarażona licznymi wirusami, które są w ten sposób zdolne do wymiany informacji genetycznej i tym samym do wytworzenia pełnego genomu wirusa.
W rezultacie wirusy są niezwykle odporne. „Są wytrwałe, dobrze przystosowują się do nowych warunków i mogą pozostawać w stanie hibernacji przez długi czas, aż do lepszych czasów” - wyjaśnia Impi. Chociaż wirusy są obojętne poza komórką gospodarza, mogą przetrwać w ekstremalnych warunkach, a jest na to wiele przykładów. Powiedzmy, że wirusy zostały znalezione w gorących źródłach w Parku Narodowym Yellowstone w Stanach Zjednoczonych w temperaturze 93 ° C. Jednocześnie przeżywają w bardzo słonej wodzie morskiej w temperaturze -12 ° C, a wirus grypy jest przechowywany w laboratoriach w temperaturze -70 ° C i nie narzeka. W przypadku braku komórki woda nie jest potrzebna: wirusy po prostu pozostają nieaktywne, a jeśli nie zostaną zniszczone, na przykład przez promieniowanie, spokojnie poczekają, aż wejdą do komórki.
Wyobraźmy sobie planetę, na której życie dawno zniknęło. Nie odchodźmy daleko, weźmy Marsa. Chociaż nie zostało jeszcze udowodnione, że życie istniało tam w tym hipotetycznym okresie, kiedy nasz sąsiad był ciepły i wilgotny, będziemy wychodzić z założenia, że prymitywne mikroorganizmy miały czas na pojawienie się i że towarzyszyły im wirusy. Na Ziemi większość wirusów jest specyficznych dla gospodarza, a pan Griffin twierdzi, że tak samo będzie na innych planetach. Ale potem życie na Marsie wymarło (lub prawie wyginęło), a wirusy stanęły przed poważnym problemem. Jeśli pozostaną tak konkretni, znikną wraz ze swoimi panami. Jeśli uda im się zdobyć umiejętność penetracji pierwszej napotkanej komórki i wymiany z nią informacji genetycznej, przeżyją.
Dlatego jest całkiem możliwe, że na Marsie (jeśli zostało tam coś jeszcze) czekają na nas tacy uniwersalni żołnierze, którzy stanowią poważne zagrożenie biologiczne. Prawdopodobnie wysyłając tam sprzęt w poszukiwaniu życia, musisz go również nauczyć wykrywania wirusów.
Pan Griffin ma kilka pomysłów, jak to zrobić. Istnieją koncentratory oparte na systemach mikroelektromechanicznych, które są wykorzystywane w chromatografii i spektroskopii. Pomogą im w tym mikroskopijne separatory, sekwencery kwasów nukleinowych i mikroskopy. Pobierz próbkę gleby i poszukaj formacji, które wyglądają jak wirusy. W tym samym czasie znajdziemy komórki, rozszyfrujemy fragmenty DNA i RNA (lub cokolwiek one mają) i zrozumiemy, jak bardzo są podobne do ziemskich odpowiedników.
Jest przynajmniej jedno inne miejsce w Układzie Słonecznym, gdzie wirusy będą takie same; musisz tylko poczekać. Za około kilka miliardów lat jasność Słońca wzrośnie, Ziemia się nagrzeje, rośliny wyschną i umrą, oceany wygotują się, życie zniknie. Same wirusy nigdzie się nie wybierają. W warunkach niedoboru materiału komórkowego nauczą się kochać bliźniego i będą wymieniać geny z byle kim. Altruizm - to nuta, na której piosenka życia zakończy się, gdy Słońce stanie się tak gorące, że nawet wirusy nie mogą tego znieść. Jedność wirusów i komórek - tak zaczyna się i kończy ewolucja, chociaż między tymi etapami mijają miliardy lat straszliwej konkurencji.
„Badanie wirusów może zrewolucjonizować astrobiologię” - mówi koleżanka Impi. „Praca Griffina może być dobrym punktem wyjścia”.