تشير دراسة جديدة إلى أن الحياة على المريخ يمكن أن تصل إلى الأرض عن طريق ركوب حطام الكويكبات

حقق انتصارًا آخر لـ “Conan the Bacterium” – وهي جرثومة قوية تشير الأبحاث الجديدة إلى أنها يمكن أن تغزو النظام الشمسي.

المعروف باسم دينوكوكوس راديودوران, يمكن القول إن هذا الميكروب هو أصعب كائن حي عرفه العلم. وقد أظهرت الدراسات السابقة أنه يمكن أن يتحمل البرودة الشديدة والإشعاع الشديد والمواد الكيميائية القاسية والجفاف الشديد، وكلها تكيفات تطورية، ربما، مع ما يُعتقد أنه موطنه الطبيعي في الصحاري المرتفعة والجافة والمحرقة بالشمس في شمال تشيلي.

الآن أظهرت تجربة جديدة أجراها باحثون في جامعة جونز هوبكنز أن هذا “المحب للظروف القاسية” يمكنه أيضًا النجاة من الصدمات الهائلة والضغوط الميكانيكية المرتبطة بضربات الكويكبات على المريخ.

حول دعم الصحافة العلمية

إذا كنت تستمتع بهذا المقال، ففكر في دعم صحافتنا الحائزة على جوائز من خلال الاشتراك. من خلال شراء اشتراك، فإنك تساعد على ضمان مستقبل القصص المؤثرة حول الاكتشافات والأفكار التي تشكل عالمنا اليوم.

د تقول ليلي تشاو، طالبة الدكتوراه في جامعة جونز هوبكنز، التي قادت التجربة: “هذا هو أقرب شيء يمكننا الوصول إليه لما نعتقد أن شكل الحياة المريخية قد يبدو عليه دون وجود كائن فضائي في مختبرنا”. “وحاولنا قتله، لكننا لم نتمكن”.

وللقيام بذلك، أطلق الباحثون مقذوفًا عالي السرعة من مسدس غاز على مستعمرات د التي كانت محصورة بين لوحين من الصلب. يمكن للبكتيريا أن تتحمل التعرض لأجزاء من الثانية لضغوط شديدة تصل إلى ثلاثة جيجاباسكال (GPa). وهذا أكبر بـ 30 مرة من الضغوط في أعمق نقطة في محيطات الأرض، ويشبه الضربة الساحقة لكويكب يصطدم بالمريخ ويطلق شظاياه في الفضاء.

أصيب كيه تي راميش، خبير التأثير في جامعة جونز هوبكنز، والذي أشرف على العمل، بالصدمة من النتائج. ويقول: “كانت توقعاتنا هي أن معظمها سيموت”، لأن أنواعًا أخرى من الميكروبات في دراسات الضغط العالي السابقة كانت معدلات بقائها على قيد الحياة تبلغ حوالي 1% فقط أو أقل. بدلا من ذلك تقريبا كل د نجت الميكروبات من طلقات 1-Gpa الأولية. وحتى في ظل أعلى مستويات الضغط البالغة 3 جيجا باسكال، نجا أكثر من النصف. أظهرت التحليلات اللاحقة، التي أشرف عليها علماء الأحياء الدقيقة في جامعة جونز هوبكنز، سيزار بيريز فرنانديز وجوسلين ديروجيرو، أن بعض الميكروبات قد هلكت بسبب تمزق جدران الخلايا، لكنها أكدت أيضًا أن الناجين يمكنهم إصلاح الحمض النووي التالف وإعادة النمو والتكاثر.

يقول الباحثون إنه إلى جانب مآثر القوة الأخرى التي يتمتع بها الميكروب، فإن مرونته الاستثنائية تشير إلى أنه يمتلك جميع الأساسيات اللازمة للقفزات بين الكواكب على متن الحطام الناتج عن الاصطدام والذي يمكن أن يزرع الحياة في جميع أنحاء النظام الشمسي. تعود هذه الفكرة البعيدة، التي يطلق عليها اسم lithopanspermia، إلى تأملات في سبعينيات القرن التاسع عشر حول النيازك المليئة بالجراثيم. ومع ذلك، بدأ العلماء يأخذون الأمر على محمل الجد في القرن العشرين، عندما كشفت استكشافات الفضاء عن ظروف صالحة للحياة على كواكب أخرى، وكما أظهرت البيولوجيا الخلوية أن بعض الميكروبات قادرة على التكيف وقوية بشكل مدهش.

يقول تشاو: “فيما يتعلق بالأساسيات – الإشعاع، والتجميد، والجفاف – كان عنصر “الضغط” هذا هو علامة الاستفهام الأخيرة. لأنه إذا لم تتمكن الحياة من النجاة من ضغوط الاصطدام، فإن الباقي لا يهم لأن الخلايا لن تنجو من إطلاقها إلى الفضاء في المقام الأول”.

ونشرت نتائج الفريق يوم الثلاثاء في المجلة رابطة PNASتحمل آثارًا مهمة لفهم أصول الحياة على الأرض، والبحث عن الحياة في أماكن أخرى من الكون.

ويعزز هذا الاكتشاف فكرة أن الحياة عبر النظام الشمسي قد تنتشر إلى حد ما مثل نزلات البرد: إذا عطس أحد الكواكب المحميّة بيولوجيًا، وخرج منه حطام، يمكن أن يصاب به الآخرون أيضًا. وبالنظر إلى أن الكويكبات كانت تبتعد عن حاشية الشمس لأكثر من 4.5 مليار سنة – وأن المريخ، منذ دهور، كان مكانًا أكثر دفئًا ورطوبة وأكثر ليونة – فإن النتيجة تعزز الاحتمال، مهما كان طفيفًا، بأن الحياة على الأرض قد بدأت على المريخ. تقذف النيازك القادمة من الكوكب الأحمر كوكبنا بشكل روتيني، على الرغم من أن معظمها يحترق بالكامل في الغلاف الجوي أو يسقط في مساحات مهجورة من الأرض أو البحر.

العلماء لا يقترحون أن محلية الصنع د الميكروبات مهاجرون مباشرون من المريخ. بل إن قدرات هذا الكائن الأرضي هي نوع من إثبات الوجود. يقول راميش: “إذا تمكنت من الحصول على شكل حياة واحد، وهو كائن محب للظروف القاسية، للبقاء على قيد الحياة في هذه الأنواع من الظروف، فهذا يدل على أن هناك “بذرة” يمكن لعلم الأحياء البناء عليها”. “لديك الحمض النووي، ولديك الهياكل الخلوية. ومن هنا، يمكن لعلم الأحياء أن يفعل ذلك يتحرك“لا يبدأ الأمر في مكان واحد ويبقى هناك فقط.” التكيف التطوري يتعامل مع الباقي.

يقول موجيجا كوبر، مهندس حماية الكواكب في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا، والذي يعمل على مركبة الفضاء كيوريوسيتي المريخية التابعة لوكالة الفضاء، ولم يكن جزءًا من الدراسة الأخيرة: “هذا تمثيل تجريبي رائع لكيفية انتشار الكائنات الحية الدقيقة بين الكواكب المجاورة أو خارجها في الكون عن طريق الركوب في الصخور التي تم قذفها من الاصطدام”.

يضمن مهندسو حماية الكواكب، مثل كوبر، عدم اختباء الحياة على الأرض على متن المركبات الفضائية لتلويث العوالم الأخرى والسيطرة عليها، حيث يمكن أن تعيق البحث عن حياة خارج كوكب الأرض وربما تدمير النظم البيئية الغريبة. كما أنها تحمي كوكبنا من أشكال الحياة الدنيوية الأخرى التي يتم إعادتها من الفضاء. يقول كوبر: “إن العثور على علامات الحياة خارج كوكبنا بطريقة تميزها بوضوح عن الحياة على الأرض يجب أن يتم بطريقة نظيفة”.

إن برنامج إعادة عينات المريخ (MSR) الذي تقوده ناسا – وهو مسعى استغرق عقودًا من الزمن لإعادة المواد المريخية التي يحتمل أن تحمل الحياة إلى الأرض – أصبح الآن في حالة من الفوضى، حيث تم صرف ميزانيته تمامًا كما جمعت مركبة الفضاء بيرسيفيرانس العينات المطلوبة، مما تركها عالقة على سطح المريخ. لكن هناك جهدًا آخر ينتظر بهدوء: من المقرر إطلاق مهمة استكشاف أقمار المريخ (MMX) التابعة لوكالة استكشاف الفضاء اليابانية (JAXA) في وقت لاحق من هذا العام في رحلة لالتقاط عينات من قمر المريخ فوبوس لإعادتها إلى الأرض في عام 2031. في ضوء دراسة جامعة جونز هوبكنز، أصبح من المتصور فجأة أن MMX قد تقدم بعضًا مما وعدت به MSR.

يقول مايكل دالي، اختصاصي علم الأمراض وخبير في الظروف القاسية في جامعة الخدمات الموحدة للعلوم الصحية في ميريلاند: «يدور فوبوس حول المريخ مرتين يوميًا على مسافة مدارية تبلغ 3700 ميل فقط، وكان بمثابة مكنسة كهربائية للمقذوفات من سطح المريخ على مدى مليار سنة الماضية». “إن أبحاث مجموعة جونز هوبكنز تجلب تركيزًا متجددًا على إمكانية اكتشاف ليس فقط الجزيئات الصغيرة قبل الحيوية، ولكن أيضًا بقايا الجزيئات الكبيرة من الخلايا الكاملة والفيروسات المقذوفة من سطح المريخ. في الواقع، القدرة الرائعة ( د) من أجل البقاء على قيد الحياة تحت وطأة الضغوط الهائلة الناجمة عن تأثير النيزك ودهور إشعاع الفضاء السحيق، تشير إلى أن عينات القمر MMX Phobos التي عادت إلى الأرض قد تتطلب مستوى أعلى من الحماية الكوكبية.

تم اعتبار فوبوس غير صالح للسكن، وبالتالي تم تصنيفه على أنه جرم سماوي “غير مقيد” من قبل لجنة أبحاث الفضاء التابعة للأمم المتحدة (كوسبار)، التي تملي بروتوكولات حماية الكواكب. تعني هذه الحالة أن الحد الأدنى من تدابير المخاطر البيولوجية مطلوبة لزيارة المركبات الفضائية. ومع ذلك، يشير دالي إلى أن الاكتشافات الحديثة للسكريات والأحماض الأمينية وغيرها من وحدات البناء البيولوجية على الكويكبات يمكن أن تسمح بزراعة الكائنات الحية الناتجة عن الاصطدام وتخصيبها في تربة قمر المريخ، مما يسمح بالبقاء على قيد الحياة على المدى الطويل. وهذا يعني أن لجنة أبحاث الفضاء (COSPAR) قد تحتاج إلى إعادة النظر في تصنيفها – مع تداعيات غير واضحة على مهمة MMX التي سيتم إطلاقها قريبًا.

يقول راميش: “لذلك تذهب إلى فوبوس، وتحضر المواد، وربما تحضر المواد المريخية (البيولوجية).” “ربما عليك أن تقلق بشأن هذا الآن، أليس كذلك؟ ربما يتعين عليك أن تكون أكثر حذرًا مما كنا نعتقد سابقًا. “

يشير كوبر، خبير حماية الكواكب في وكالة ناسا، إلى أن الحالة “غير المقيدة” لقمر المريخ ظهرت جزئيًا من تقرير موثوق لعام 2019 صادر عن الأكاديميات الوطنية للعلوم والهندسة والطب، وأن وكالة ناسا قامت بالفعل بتمويل دراسة جارية لمواصلة تقييم بقاء الميكروبات المقذوفة على فوبوس. وتقول: “سيتطلب عبء الإثبات المزيد من البحث”. “لكن التجارب المستقبلية يمكن أن تدعم محادثة أعمق لاستكشاف عودة العينات غير المقيدة من المريخ في تقييم محدث للسلامة مثل مهمة JAXA MMX.”

يعتقد نورمان سليب، عالم الجيوفيزياء بجامعة ستانفورد والرائد في الدراسات الحديثة عن تحلل الكائنات الحية الدقيقة، أن عينات MMX Phobos ستتلقى معالجة دقيقة للغاية بغض النظر عن حالة حماية الكواكب للقمر. ويضيف مازحًا: “يعتقد بعض الناس – ولن أقول من – أن المطالبة بحماية الكواكب من أجل جلب عينات من فوبوس تشبه الحاجة إلى منقذ لإجراء اختبار السباحة في متنزه وادي الموت الوطني”. “ولكن على الرغم من ذلك، فإن الأمر يستحق بذل جهود هائلة للحفاظ على عينات فوبوس من التلوث بالميكروبات الأرضية.”