Extrémny život

V hľadaní odpovede na túto otázku nie sme odkázaní len na čisté špekulácie. V mnohom sa môžeme oprieť o priame pozorovania, a to napriek tomu, že mimozemský život sa pozorovať nedá. Pretože čo sa pozorovať dá, to je pozemský život a ten nám toho dokáže povedať viac než dosť. Napríklad o tom, v akých neuveriteľných podmienkach dokážu žiť niektoré organizmy.

Obrovská horúčava, extrémna slanosť a radiácia ako po nukleárnom výbuchu – nech je to akokoľvek prekvapujúce, aj takéto environmentálne inferno však môže doslova prekypovať životom. A nielen to. V istých prípadoch môže byť dokonca jeho kolískou. 

Chrlia žltú síru, čierny dym a spaľujúci oheň, sú doslova ako Lucifer. Či už ide o pevninské sopky alebo podmorské vulkány, ich pekelné vnútro a blízke okolie ani len náhodou nepripomína miesto vhodné na život. Zdanie však, ako obvykle, klame – je ho tam viac, než si len dokážeme predstaviť. 

Napríklad taká archebaktéria Pyrococcus furiosus je typickým predstaviteľom termofilov, organizmov doslova milujúcich poriadne horúce prostredie. Na prežitie (!) potrebuje teplotu dosahujúcu aspoň 100°C. Komfortne sa cíti v neprítomnosti kyslíka, nakoľko namiesto neho „dýcha“ už spomínanú síru. 

Spomínaná baktéria bola objavená v horúcich podmorských sedimentoch ostrova Vulcano Island pri Sicílii. A práve o takýchto biotopoch sa dnes domnievame, že by mohli byť miestom vzniku prvých živých organizmov na Zemi. 

Absolútnym šampiónom v tepelnej výdrži je však jednobunkový mikroorganizmus s názvom Strain 121, ktorý sa veselo rozmnožuje pri teplote 121°C (odtiaľ to meno). A jeho schopnosť prežiť horúčavu vyššiu dokonca ešte o desať stupňov je priam fenomenálna. Nehovoriac už o tom, že Strain 121 využíva „na dýchanie“ železo. 

Donedávna sme si ešte mysleli, že štvrťhodinová sterilizácia medicínskych nástrojov v autokláve pri spomínaných teplotách spoľahlivo zahubí všetko živé. Nuž, nezahubí. Ako to ale tie termofily robia? Zatiaľ nevieme. Domnievame sa však, že jedným z hlavných dôvodov ich extrémnej tepelnej výdrže je vysoká koncentrácia solí vnútri ich buniek. Tým pádom majú nielen malý obsah vody, ale zároveň obsahujú hustú „sieť” vytvorenú z nabitých atómov (iónov). A práve tie pravdepodobne stabilizujú bunkovú DNA, proteíny a ďalšie kľúčové molekuly nevyhnutné na prežitie týchto organizmov. 

Pre život v pozemskej forme však podľa všetkého existujú určité hraničné teploty, nad ktoré sa už ísť nedá. Experimenty totiž naznačujú, že pri 150°C už dochádza k ne(od)vratnému rozpadu väčšiny dôležitých biogénnych zlúčenín.

Soľ je spoločným menovateľom aj ďalších extrémofilov, tentoraz mikroobyvateľov enormne slaného prostredia. Červená archebaktéria Haloarticula marismortui je halofil (slanomil) úspešne prežívajúci v mimoriadne slanej vode Mŕtveho mora, ktorý má navyše nízky obsah kyslíka a je ustavične vystavený intenzívnemu slnečnému žiareniu. 

Ako to peklo dokáže prežiť? Vyvinul si podobný mechanizmus ako termofily. Vo svojom vnútri má okrem značného množstva solí rozpustené aj bielkoviny, ktoré sú pritom plne funkčné. Baktéria má na svojom povrchu vysokú koncentráciu záporne nabitých aminokyselín a práve tie bránia tomu, aby proteíny „vypadávali” z presoleného bunkového roztoku. Dôležitou bielkovinou je aj červené farbivo rodopsín, pomocou ktorého baktéria premieňa svetlo na energiu. Navyše sa zdá, že jej purpurový „kabát” zároveň funguje ako slnečný filter a spoľahlivo ju chráni pred smrteľnými ultrafialovými lúčmi. 

Podobne sa chráni ďalšia slanomilná baktéria, opäť v tvare červenej tyčinky. Halobacterium salinarum pochádza z Veľkého soľného jazera v Utahu, ale bola nájdená už aj v potravinách s vysokým obsahom soli ako sú údená šunka, párky a morské ryby. Mimochodom, oba archaické mikroorganizmy sú horúcimi kandidátmi na životné formy, ktoré by v princípe mohli prežiť aj na Marse. Tam je veľkým problémom práve silné UV žiarenie. A práve tenká vrstva soli na povrchu baktérií, ako aj bakteriorodopsín v ich membráne ho dokážu účinne rozptýliť a absorbovať. Čiže pri troche fantázie by ich hlavnou životnou nepríjemnosťou na Marse bol akurát pobyt pri nízkych teplotách počas toho krátkeho času, keď by voda bola kvapalinou. 

A na záver bonbónik. Existuje organizmus, ktorý prežije extrémny chlad, totálne sucho a hlboké vákuum. Vydrží kúpeľ v kyseline, aj agresívne pôsobenie peroxidu vodíka. A nezabije ho nielen ultrafialové svetlo, ale dokonca ani rádioaktívne žiarenie! Nie div, že sa vďaka svojim výnimočným vlastnostiam dostal aj do Guinessovej knihy rekordov. 

Čože je to za nezmara? Tým „nezničiteľným“ je štvorbunková baktéria Deinococcus radiodurans. Objavená bola čírou náhodou v rámci potravinárskych experimentov. Tie mali ukázať, či je možné využiť ionizujúce žiarenie na sterilizáciu potravín. Počas nich boli mäsové konzervy vystavené takým dávkam gama žiarenia, o ktorých sa myslelo, že sú jednoznačne smrteľné pre všetko živé. Na veľké prekvapenie sa však „sterilizované“ mäso napriek tomu pokazilo! Nuž a práve z neho sa nakoniec podarilo izolovať spomínanú baktériu. Prežila totiž tisíckrát vyššiu dávku žiarenia, než aká by už spoľahlivo zabila človeka. 

Ako je to možné? Nedá sa povedať, že jej radiácia nijako neubližuje. Práve naopak. Bakteriálne chromozómy, rovnako ako DNA všetkých živých organizmov, sa jej účinkom rozpadnú na stovky menších kúskov. Avšak D. radiodurans si svoj ťažko poškodený genetický materiál, na rozdiel od tých ostatných smrteľníkov, vie extrémne rýchlo „opraviť“ a dostať do pôvodného stavu. A tak po uplynutí maximálne jedného dňa je baktéria zase úplne fit, akoby sa nič nestalo.

Ako to robí? Vieme zatiaľ toľko, že každá bunka D. radiodurans obsahuje od štyroch do desať identických kópií chromozómov, čo je prekvapivo vysoké číslo (napríklad človek má len dve sady). U baktérie je tým pádom oveľa väčšia šanca, že aspoň jedna kópia zo všetkých zostane neporušená zhubnou rádioaktivitou. A práve tú „nadbytočnú“ nepoškodenú DNA využíva baktéria ako originálnu predlohu v akomsi molekulárnom „puzzle“. Podľa nej totiž dokáže správne pospájať jednotlivé kúsky rozbitých chromozómov a vyrobiť si tak opäť zdravý genetický materiál. 

Efektivitu opravného systému zabezpečuje unikátny tvar a umiestnenie jednotlivých kópií DNA. Chromozómy sú totiž kruhové a navyše naskladané na sebe jeden na druhom ako pneumatiky v garáži, pričom ich rovnaké časti sa vertikálne perfektne kryjú. To je zabezpečené špeciálnymi molekulami, ktoré fungujú ako „lepidlo“ medzi jednotlivými vrstvami. Čiže nájsť potrebnú „náhradnú súčiastku“ alebo „zdravú predlohu“ je vlastne už triviálne: stačí siahnuť o poschodie nižšie alebo vyššie. Jednoduché a skvelé.

Takže aby sme to zhrnuli, pozemský život nám o prípadnom mimozemskom živote hovorí asi toto: Príroda je fascinujúco rôznorodá a evolúcia dokáže „produkovať“ organizmy schopné adaptácie na (takmer) akékoľvek prostredie.