|
Co i jak może żyć w kamieniu
Redakcja:
Panie Doktorze, czy szukanie śladów życia poza Ziemią to poważne zajęcie?
Dr JacekWierzchoś:
Ludzie zawsze zadawali sobie wiele pytań dotyczących takich zagadnień jak: skąd pochodzimy?, gdzie jest nasze miejsce w tym nadzwyczajnym zjawisku jakim jest życie? Dzisiaj niektóre z tych problemów naukowych (ale przecież też filozoficznych i religijnych) można sprowadzić do pytania o to, jak powstało życie na Ziemi. Pytanie tak postawione oczywiście dotyczy form życia jakie znamy i ogranicza się do naszej planety. Istnieje szereg hipotez opisujących w wielkim przybliżeniu to, co mogło wydarzyć się na Ziemi około czterech miliardów lat temu i doprowadziło do transformacji materii nieożywionej w ożywioną. Prawdopodobnie nigdy nie dowiemy się, jak dokładnie ten proces przebiegał, proces prowadzący do "wynalezienia" reprodukcji, płci, śmierci. Ale badając krok po kroku przeszłe ślady życia zbliżamy się do coraz to bardziej spójnego obrazu tej transformacji, która doprowadziła do narodzin pierwszej komórki. Zupełnie też od niedawna jesteśmy świadomi, jak jest zbudowany nasz system słoneczny; wiemy też i to, że (być może) na innej z planet tego systemu życie miało szansę zaistnieć. A więc poprzez poszukiwanie śladów życia poza Ziemią, na Marsie, bez wątpienia wzbogacamy naszą wiedzę o początkach zaistnienia życia na innej planecie, jeśli kiedykolwiek tam było. Jeśli pewnego dnia udowodnimy, że życie było lub jest obecne na Marsie to znaczy, że procesy prowadzące do jego powstania mogły i mogą istnieć na niezliczonej liczbie planet w innych obszarach Wszechświata. Biorąc pod uwagę teorie powstania życia na naszej planecie, pewne grupy naukowców przedstawiają hipotezy, że życie mogło powstać na innych planetach i przywędrować na Ziemię we wnętrzu asteroidów czy meteorytów. Dlatego badając możliwe ślady życia pozaziemskiego przyczyniamy się do poznawania procesów życia na Ziemi. Czy jest to poważne czy niepoważne zajęcie? - proszę ocenić samemu.
Jak to się stało, że zainteresował się Pan szukaniem śladów życia na Marsie? W Lublinie, gdy pracował Pan w Instytucie Agrofizyki PAN, zapewne w ogóle nie myślał Pan o tym...
Odpowiedź jest raczej prosta. Otóż wiosną 1996 roku zostałem zaproszony do uczestnictwa w badaniach astrobiologicznych; taką nazwę nadano w NASA dyscyplinie naukowej poświęconej poszukiwaniu śladów życia we Wszechświecie. Myślę, że propozycja współpracy z uczonymi z NASA to skutek tego, że od początku lat 90. wraz z prof. Carmen Ascaso z Centrum Badań Środowiskowych z Madrytu biorę udział w realizacji projektów dotyczących określania fizykochemicznych i mineralogicznych śladów, jakie pozostawiają mikroorganizmy żyjące wewnątrz skał. Tutaj chciałbym podkreślić moje doświadczenia wyniesione z badań realizowanych w latach 80. w Zakładzie Fizyko-Chemii Gleb Instytutu Agrofizyki PAN w Lublinie.
Obecnie realizowane nasze projekty sprowadzają się do określenia stanu biodeterioracji, czyli niszczenia zabytków historycznych spowodowanych nieprzyjazną dla kamienia działalnością porostów i mikrobów. Od samego początku tych badań założyliśmy, iż obserwację i analizę wnętrza skał powinniśmy prowadzić in situ, tzn. bez konieczności separowania tychże mikroorganizmów litobiontycznych klasycznymi metodami stosowanymi w mikrobiologii. Izolacja taka zawsze prowadzi do niekompletnych wniosków. To tak, jakby na podstawie zachowań wilków w klatce w ZOO mówić o ekologii puszczy.
W 1994 roku wynaleźliśmy nową metodę pozwalającą na obserwacje in situ mikroorganizmów litobiontycznych, ich śladów jak też ich nieorganicznego, mineralnego otoczenia. Technika ta oparta jest na odpowiednim spreparowaniu próbki i następnie na uzyskaniu informacji w wyniku detekcji elektronów rozproszonych w Skaningowym Mikroskopie Elektronowym. Oczywiście stosujemy też inne nowoczesne techniki mikroskopii. Potem opublikowaliśmy szereg naszych obserwacji w fachowych pismach naukowych. Myślę, że wyniki naszych prac dotyczące zagadnienia "co i jak w kamieniu żyć może" zostały wysoko ocenione przez specjalistów badających mikroskopijne ślady życia.
Po sierpniu 1996 roku, kiedy to grupa naukowców z JSC NASA (Houston) ogłosiła swoje rezultaty wstępnych badań dotyczących meteorytu z Marsa zwanego ALH84001, otrzymaliśmy propozycję od prof. E.I. Friedmanna - wybitnego mikrobiologa i dyrektora Centrum Badań Pustyni Polarnej w Tallahassee (USA) i współpracownika NASA - do uczestnictwa w badaniach skierowanych na poszukiwania śladów życia w tym fragmencie Marsa. Myślę, że jest to cały czas dopiero początek pewnego kierunku badań, albowiem w roku 2008 spodziewane są próbki skał i gleby marsjańskiej, które to zostaną pobrane w "celowy" sposób przez sondy kosmiczne wysłane w 2003 i 2005 roku przez NASA. Jest sprawą zrozumiałą, że w międzyczasie musimy nauczyć się bezbłędnie rozpoznawać i określać ślady życia mikroorganizmów we wnętrzu materiału geologicznego. A więc ta z pozoru niespójna linia badawcza prowadząca, powiedzmy, od czarnoziemu z Werbkowic, poprzez Monastyr Jeronimos w Lizbonie i skały Pustyni Rossa czy meteoryt ALH84001 z Marsa ma jednak określony i wspólny mianownik.
Jaki jest obecnie stan wiedzy w astrobiologii?
To bardzo obszerny temat. Badania sprowadzają się głównie do określenia dokładnej w miarę możliwości historii geologicznej Marsa, jego zasobów wodnych w przeszłości, aktywności tektonicznej i wulkanicznej, warunków klimatycznych, kompozycji skał, topografii, etc. Jeśli natomiast chodzi o poszukiwanie życia w materiale z Marsa, który otrzymamy za kilka lat, to pewna grupa naukowców nie wyklucza, iż ten pozaziemski materiał może zawierać nawet aktualnie żywe mikroorganizmy. W tym celu udoskonalane są metody oparte na molekularnej detekcji DNA czy RNA. Inni uczeni (wśród nich i nasza grupa) kierują swoje badania ku określeniu, jakiego rodzaju ślady wewnątrz materiału skalnego mogą pozostawić wymarłe mikroorganizmy. Brane są pod uwagę bądź to (potencjalne) ich skamieliny, bądź też zmineralizowane fragmenty mikroorganizmów, bądź też wreszcie fizyko-chemiczne ślady ich obecności w postaci poza- lub wewnątrzkomórkowych nieorganicznych depozytów (biomarkerów czy bioznaczników). Jak można się domyślać, ze względu na wymiary mikroorganizmów (tysięczne lub mniejsze części milimetra) i środowisko, w którym szuka się ich śladów, są to bardzo trudne zagadnienia. Myślę, że przełom w tej dziedzinie dokonuje się właśnie teraz, kiedy to coraz częściej i lepiej stosujemy nowoczesne techniki obserwacji i analizy tego, co jest tak małe.
Na jakie ustalenia, a może nawet przełomowe odkrycia, możemy liczyć w zajmujących Pana problemach?
Nasze badania astrobiologiczne, które rozpoczęliśmy przed trzema laty, koncentrują się na dokonaniu dokładnego opisu procesów prowadzących do wymierania porostów i mikroorganizmów kryptoendolitycznych występujących w pewnych rejonach Antarktydy, gdzie warunki klimatyczne (zupełny brak opadów i niskie temperatury) i obecność silnego promieniowania ultrafioletowego (dziura ozonowa) doprowadzają do zachwiania i tak już wątłej równowagi ekologicznej. W konsekwencji tych ekstremalnych warunków zewnętrznych, przypominających pewne etapy historii Marsa, mikroorganizmy te giną, pozostawiając czasem "inteligentne" ślady swojej obecności. Chodzi o to, aby nauczyć się bezbłędnie rozróżniać ślady życia i dogłębnie poznać procesy prowadzące do transformacji materii ożywionej w nieożywioną. Mamy nadzieję, iż nasze badania "tu i teraz" przyczynią się do lepszego poznania potencjalnej obecności śladów życia w materiale geologicznym pochodzącym z Marsa, którym będziemy dysponowali w 2008 roku.
Jeśli chodzi natomiast o nasze wyniki dotyczące badań meteorytu ALH84001, to w wielkim skrócie mogę powiedzieć, że znaleźliśmy w jego wnętrzu mikroskopowej wielkości kryształy magnetytu. Na Ziemi minerał ten może mieć dwojakie pochodzenie: albo formuje się w procesach nieorganicznych, albo zostaje wytworzony za pomocą procesów biochemicznych z udziałem istot żywych; np. cząstki magnetytu obecne są we wnętrzu komórek bakterii, zwanych magnetobakteriami. Jednym z elementów, bardzo charakterystycznym dla magnetytu utworzonego we wnętrzu tychże mikroorganizmów, jest ułożenie jego kryształów w formie łańcuchów. Do dzisiaj nie jest znany żaden proces nieorganiczny zdolny do takiego ułożenia kryształów magnetytu. A znalezione przez nas pewne mikroskopowej wielkości cząstki magnetytu we wnętrzu meteorytu ALH84001 są ułożone właśnie w postaci łańcuchów. Co więcej, ich wymiary i inne charakterystyki fizykochemiczne oraz krystalograficzne są praktycznie takie same jak w spotykanych kryształach magnetytu tworzących się we wnętrzu komórek magnetobakterii ziemskich. Badania te nadal kontynuujemy aby uzyskać jednoznaczną odpowiedź na pytanie: na ile łańcuchy zbudowane z kryształów magnetytu wewnątrz ALH84001 są identyczne z tymi utworzonymi we wnętrzu magnetobakterii ziemskich.
Czy, Pańskim zdaniem, są szanse na to, aby kiedykolwiek jednoznacznie ustalić, że życie poza Ziemią istnieje lub istniało?
Jak to wynika z moich wcześniejszych wypowiedzi, poszukiwanie śladów życia mikrobiologicznego na Marsie jest już faktem. Następnym celem jest Europa, jeden z księżyców Jowisza, "podejrzewany" o posiadanie oceanów pod grubą skorupą lodu. Realizowane też są badania próbek jednej z komet. Biorąc pod uwagę te zadania badawcze międzynarodowych agencji kosmicznych w najbliższych dziesięciu latach myślę, że na odpowiedź dotyczącą śladów życia w naszym układzie słonecznym (jeśli oczywiście one tam są) nie będziemy czekać długo.
Czy Pańskie badania implikują jakieś nowe zagadnienia filozoficzne czy też są pod tym względem neutralne?
Myślę, że każda aktywność badawcza, stawiająca sobie za cel poznanie natury i praw nią rządzących w końcu zawsze implikuje nowe problemy filozoficzne. A więc i moje badania i wyniki zapewne w jakimś stopniu pozwalają nam odkrywać sekrety przyrody i przyczyniają się do wzrostu i postępu wiedzy. Być może, pewnego dnia te badania pomogą poprzeć hipotezę, że życie było lub jest obecne na Marsie. A to znaczyłoby, że nie jesteśmy sami we Wszechświecie. Nie jest to wygodna i łatwa do zaakceptowania teza, bo narusza w pewnym sensie głęboko zakorzenione przekonania. Lecz historia nauki dowodzi, iż postęp wiedzy ciągle wskazuje człowiekowi jakieś nowe, właściwe mu miejsce. Chyba pan się zgodzi, że to są zagadnienia filozoficzne. Uważaliśmy się za odwieczny środek Wszechświata. Być może duma Homo sapiens po raz kolejny będzie powściągnięta gdy okaże się, że to nie tylko na naszej Ziemi zakwitło życie.
Na zakończenie, proszę powiedzieć nam coś o sobie.
Mam 42 lata. Mieszkam i pracuję od dziesięciu lat w Hiszpanii i nadal mnie ten kraj, jego ludzie i historia fascynują. Już przed laty, gdy jako kilkuletni chłopak z małego miasteczka Szczuczyn na pograniczu Mazur, gdy zbierałem skały, minerały i skamieliny, bardzo chciałem wiedzieć, jak to wszystko powstało. Potem miałem możliwość poznawać tajemnice reakcji chemicznych podczas nauki we wspaniałym Technikum Chemicznym w Piastowie. Następnie kontynuowałem naukę w Uniwersytecie Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie, oczywiście na Wydziale Chemii. Myślę, że po studiach miałem dużo szczęścia, iż trafiłem do Instytutu Agrofizyki PAN w Lublinie. Tam zajmowałem się badaniem zjawisk fizyko-chemicznych zachodzących na powierzchniach minerałów. Doktorat obroniony w IUNG w Puławach dotyczył zagadnienia warunków powstawania i stabilności struktury gleby. W międzyczasie nawiązałem współpracę z Centrum Badań Środowiskowych w Madrycie i tam na stażach naukowych pogłębiałem swoją wiedzę z zakresu mineralogii, geomikrobiologii i mikroskopii elektronowej. W centrum tym uczestniczyłem w latach 1990-93 w projektach badawczych. Od jesieni 1993 roku jestem dyrektorem nowo powstałego Serwisu Mikroskopii Elektronowej w Uniwersytecie w Leridzie.
Dziękujemy za rozmowę.
Dr Jacek Wierzchoś jest dyrektorem Serwisu Mikroskopii Elektronowej Uniwersytetu w Leridzie w Hiszpanii.
powrót do wydawnictwa 
|
