Ενδείξεις ζωής σε κρατήρα του Άρη, Layers with Carbonate Content Inside McLaughlin Crater on Mars

O κρατήρας MacLaughlin, όπως τον φωτογράφησε η κάμερα High Imaging Science Experiment (HiRISE) του Mars Reconnaissance Orbiter της NASA. Με τα βελάκια στην εικόνα σημειώνονται τα σημεία όπου βρίσκονται τα πετρώματα των οποίων η χημική σύσταση μεταβλήθηκε από νερό στο εσωτερικό του Άρη. This view of layered rocks on the floor of McLaughlin Crater shows sedimentary rocks that contain spectroscopic evidence for minerals formed through interaction with water. The High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) camera on NASA's Mars Reconnaissance Orbiter recorded the image. A combination of clues suggests this 1.4-mile-deep (2.2-kilometer-deep) crater once held a lake fed by groundwater. Part of the evidence is identification of clay and carbonate minerals within layers visible near the center of this image. The mineral identifications come from the Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars (CRISM), also on the Mars Reconnaissance Orbiter. Image credit: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona

Δύο βρετανοί επιστήμονες μελετώντας δορυφορικές εικόνες και δεδομένα σχετικά με έναν αρχαίο κρατήρα στον Άρη υποστηρίζουν ότι εντόπισαν ευρήματα που υποδεικνύουν την ύπαρξη μικροβιακής και βακτηριακής ζωής στο υπέδαφός του. Οι δύο ερευνητές θεωρούν ότι τα ευρήματα τους αποτελούν τις πιο ισχυρές ενδείξεις ύπαρξης ζωής που έχουν εντοπιστεί μέχρι σήμερα στον Κόκκινο Πλανήτη.

Tα πετρώματα και η λίμνη

Ο Τζον Παρνέλ, καθηγητής του Πανεπιστημίου του Αμπερντίν και ο Τζόσεφ Μικάλσκι, πλανητικός γεωλόγος του Μουσείου Φυσικής Ιστορίας στο Λονδίνο μελέτησαν τον κρατήρα MacLaughlin. Πρόκειται για έναν κρατήρα διαμέτρου 97 χλμ και βάθους 2,2 χλμ που είναι από τους αρχαιότερους του Άρη.

Μελετώντας εικόνες και δεδομένα που έστειλε ο δορυφόρος MRO ο οποίος βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τον Άρη οι δύο ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι στον κρατήρα είχε σχηματιστεί μια λίμνη πριν από περίπου 4 δισεκατομμύρια έτη. Πιο συγκεκριμένα οι ερευνητές μελέτησαν τη σύσταση πετρωμάτων στον κρατήρα τα οποία αναδύθηκαν στην επιφάνεια μετά την πτώση του αστεροειδή που τον δημιούργησε.

Η θεωρία

Όπως φαίνεται, το υπέδαφος του Άρη είναι το ίδιο φιλικό για την ανάπτυξη της ζωής όπως και αυτό της Γης (Credit:ESA)

Σύμφωνα με τους ερευνητές, η χημική σύσταση των πετρωμάτων μεταβλήθηκε από την παρουσία του νερού που είναι ένας από τους πιο κρίσιμους παράγοντες για την ύπαρξη της ζωής. Η μεταβολή αυτή, όπως εκτιμούν οι δύο επιστήμονες, έλαβε χώρα όταν τα πετρώματα βρίσκονταν ακόμη στο υπέδαφος. Θεωρούν ότι στο υπέδαφος του Άρη υπήρχαν και πιθανώς εξακολουθούν να υπάρχουν όλες οι απαραίτητες για την εμφάνιση και διατήρηση της ζωής συνθήκες. Πιστεύουν επίσης ότι ο κρατήρας γέμισε με το νερό που υπήρχε στο υπέδαφος και όχι με νερό που έπεσε σε αυτόν από κάποια εξωτερική πηγή.

«Γνωρίζουμε ότι στο υπέδαφος της Γης υπάρχουν πολλές μορφές ζωής. Η μελέτη του κρατήρα MacLaughlin αποκαλύπτει ότι οι συνθήκες στο υπέδαφός του έχουν πολλές ομοιότητες με αυτές στο υπέδαφος της Γης. Στην επιφάνεια του Άρη δεν μπορεί να υπάρξει ζωή αφού ο πλανήτης βομβαρδίζεται συνεχώς από ακτινοβολία ενώ ταυτόχρονα επικρατούν πολύ χαμηλές θερμοκρασίες. Όμως το υπέδαφος προσφέρει προστασία από αυτές τις δυσμενείς συνθήκες. Δεν υπάρχει λόγος να μην ζουν στο υπέδαφος βακτήρια ή μικρόβια. Εκτιμούμε ότι μορφές ζωής που βρίσκονται στο υπέδαφος του Άρη δεν χρειάζονται υδρογόνο για να επιβιώνουν, όπως συμβαίνει και με τα μικρόβια που ζουν στο υπέδαφος της Γης. Δυστυχώς δεν πρόκειται να βρούμε ζώα στο υπέδαφος του Άρη αφού και στο γήινο υπέδαφος οι πιο σύνθετες μορφές ζωής που υπάρχουν είναι μύκητες. Όμως οι μύκητες είναι σύνθετες μορφές ζωής και δεν αποκλείεται να υπάρχουν τέτοιες μικρές αλλά σύνθετες μορφές ζωής και στον Άρη» αναφέρει ο Παρνέλ.

Ο εντοπισμός

Οι δύο ερευνητές πιστεύουν ότι οι επόμενες αποστολές στον Άρη πρέπει να «επισκεφθούν» τον κρατήρα MacLaughlin και να σκάψουν το έδαφος. Υποδεικνύουν μάλιστα το χείλος του ως ένα σημείο όπου οι πιθανότητες να υπάρχει ζωή κάτω από την επιφάνεια είναι αυξημένες. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι, εκτός των άλλων, τα αποτελέσματα των ερευνών στο υπέδαφος του κρατήρα MacLaughlin ή και σε άλλους κρατήρες θα βοηθήσουν στο να μάθουμε νέα στοιχεία για το πώς ξεκίνησε η ζωή στη Γη.

«Αν και όλοι ζούμε στην επιφάνεια της Γης η ζωή δεν ξεκίνησε εδώ αλλά στο υπέδαφος. Όταν πλέον η ζωή στο υπέδαφος σταθεροποιήθηκε άρχισε να μετακινείται προς την επιφάνεια. Μελετώντας τη ζωή στους κρατήρες του Άρη ανακαλύπτουμε στοιχεία για το πώς ξεκίνησε η ζωή και στη Γη» υποστηρίζει ο Παρνέλ. Η έρευνα δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature Geoscience» με τους δύο ερευνητές να αναφέρουν ότι σύντομα θα μπορούν να πουν με βεβαιότητα αν υπάρχει τώρα ή υπήρχε ζωή κάποτε στον Άρη.

Ανακαλύφθηκε «τετραπλή έλικα» DNA σε ανθρώπους, Quadruple DNA helix discovered in human cells

Αυτός ο πίνακας της καλλιτέχνιδος Ανι Νιούμαν «αιχμαλωτίζει» την τετραπλή έλικα του DNA. Living by the Code, a painting by Annie Newman in Shankar Balasubramaniam's office, captures four-stranded DNA.

Εξήντα χρόνια μετά την ανακοίνωση – ορόσημο από τους Γουότσον και Κρικ σχετικά με τη δομή της διπλής έλικας του DNA, ερευνητές του ίδιου πανεπιστημίου, αυτού του Κέιμπριτζ, δημοσιεύουν μια νέα μελέτη στην επιθεώρηση «Nature Chemistry» η οποία ανοίγει καινούργιους δρόμους στην κατανόηση των «μυστικών» του γενετικού υλικού μας και του ρόλου που παίζει τόσο στην υγεία όσο και στην ασθένεια. Επιστήμονες του Τμήματος Χημείας του Κέιμπριτζ αναφέρουν ότι «συνέλαβαν» για πρώτη φορά in vivo σε ανθρώπινα κύτταρα στο εργαστήριο… τετραπλές έλικες DNA!

Με… βάση τη γουανίνη

Αναπαράσταση της τετραπλής έλικας (αριστερά) ενώ δεξιά φθορίζοντες δείκτες αποκαλύπτουν την παρουσία των τετραπλών αυτών δομών σε ανθρώπινα κύτταρα. Researchers have shown that four-stranded 'quadruple helix' DNA structures -- known as G-quadruplexes -- exist within the human genome. (Credit: Jean-Paul Rodriguez and Giulia Biffi)

Οι δομές αυτές ονομάζονται G-quadruplexes και σχηματίζονται σε περιοχές του DNA στις οποίες αφθονεί ο «δομικός λίθος» - ή βάση, όπως αποκαλείται – του DNA γουανίνη {guanine, εξ ου και το G – υπενθυμίζουμε ότι οι άλλες τρεις βάσεις του γενετικού υλικού μας είναι η αδενίνη (adenine), η κυτοσίνη (cytosine)και η θυμίνη(thymine)}. Συγκεκριμένα, όπως είδαν οι επιστήμονες, όταν υπάρχει αφθονία της γουανίνης σε κάποια περιοχή του γονιδιώματος η διπλή έλικα διασπάται και παίρνει τετραπλή μορφή, μέσω της αλληλεπίδρασης τεσσάρων G βάσεων οι οποίες σχηματίζουν ένα τετράγωνο. Οι δομές αυτές εμφανίζονται στον πυρήνα των χρωμοσωμάτων αλλά και στα τελομερή, στις άκρες δηλαδή των χρωμοσωμάτων οι οποίες τα προστατεύουν από τη φθορά.

Σύμφωνα με τους ερευνητές του Κέιμπριτζ που εντόπισαν τις τετραπλές έλικες σε ανθρώπινα καρκινικά κύτταρα, αυτές φαίνεται να αποτελούν μεταβατικές δομές και να συνδέονται με την αντιγραφή του DNA η οποία είναι καθοριστική για την κυτταρική διαίρεση.

 Πρώτη φορά σε ανθρώπινα κύτταρα

Prof Shankar Balasubramanian in front of a painting by artist Annie Newman that represents quadruplex DNA.

Η ερευνητική ομάδα με επιβλέποντα τον καθηγητή Σανκάρ Μπαλασουμπραμάνιαν «κυνηγούσε» επί τουλάχιστον μια δεκαετία την τετραπλή εκδοχή του DNA η οποία είχε παραχθεί συνθετικά στο εργαστήριο από άλλες ομάδες εδώ και αρκετά χρόνια. Τετραπλές έλικες DNA είχαν επίσης εντοπιστεί σε κάποια πρωτόζωα, ωστόσο είναι η πρώτη φορά που τέτοιες δομές ταυτοποιούνται σε κύτταρα ανθρώπων. Όπως ανέφερε μετά τη δημοσίευση ο καθηγητής Μπαλασουμπραμάνιαν «πρόκειται για δομές αρκετά διαφορετικές από τη διπλή έλικα. Είναι όμορφες τετραπλές έλικες για τις οποίες γνωρίζουμε λίγα πράγματα, αλλά σε κάθε περίπτωση είμαστε πλέον πεπεισμένοι ότι δημιουργούνται με φυσικό τρόπο».

Οι επιστήμονες από το Κέιμπριτζ με επικεφαλής και πρώτη συγγραφέα της νέας μελέτης την Τζούλια Μπίφι , ερευνήτρια στο εργαστήριο του καθηγητή Μπαλασουμπραμάνιαν, παρήγαγαν αντισώματα τα οποία ήταν ειδικώς σχεδιασμένα ώστε να ανιχνεύουν και να προσδένονται σε περιοχές του ανθρώπινου DNA οι οποίες είναι «πλούσιες» σε G-quadruplexes – συγκεκριμένα οι επιστήμονες στόχευσαν καρκινικά κύτταρα. Τα αντισώματα έφεραν φθορίζοντες δείκτες έτσι ώστε οι ερευνητές να μπορούν να παρατηρήσουν με λεπτομέρεια τον ακριβή χρόνο και τόπο «γέννησης» αυτών των δομών κατά τον κυτταρικό κύκλο.

Το πείραμα απέδειξε ότι οι τετραπλές έλικες DNA δημιουργούνται κυρίως κατά την αποκαλούμενη φάση- S του κυτταρικού κύκλου – όταν δηλαδή ένα κύτταρο αντιγράφει το DNA του προτού διαιρεθεί. «Ανακαλύψαμε ότι παγιδεύοντας τις τετραπλές έλικες με συνθετικά μόρια ήμαστε σε θέση να τις σταθεροποιήσουμε, γεγονός που μαρτυρεί ότι μπορούμε να βάλουμε ‘φρένο’ στη διαίρεση των κυττάρων» γράφουν οι ερευνητές.

«Κλειδί» για την έρευνα στον καρκίνο

A study of tadpoles suggests that destructive molecules linked to ageing and cancer could play an important role in healing.

Σύμφωνα με τον καθηγητή Μπαλασουμπραμάνιαν, το γεγονός αυτό είναι άκρως σημαντικό σε ό,τι αφορά την έρευνα του καρκίνου. Και αυτό διότι ο καρκίνος «πυροδοτείται» συνήθως από συγκεκριμένα γονίδια, τα αποκαλούμενα ογκογονίδια, τα οποία έχουν μεταλλαχθεί με τρόπο ώστε να αυξάνουν την αντιγραφή του γενετικού υλικού τους. Τι σημαίνει πρακτικά αυτό; Ότι με βάση τη νέα ανακάλυψη, μελλοντικά θα μπορούν ίσως να αναπτυχθούν συνθετικά μόρια τα οποία θα μπλοκάρουν τις τετραπλές δομές DNA και τελικώς την αντιγραφή του γενετικού υλικού των καρκινικών κυττάρων.

Οι ερευνητές εκτιμούν πάντως ότι τετραπλές έλικες DNA θα υπάρχουν και στα φυσιολογικά κύτταρα, προβλέπουν ωστόσο ότι θα εμφανίζουν διαφορές από εκείνες που εντοπίζονται στα καρκινικά.

Σε κάθε περίπτωση ο καθηγητής Μπαλασουμπραμάνιαν τόνισε ότι η νέα ανακάλυψη ανοίγει μια καινούργια σελίδα στην έρευνα του καρκίνου και όχι μόνο. «Οι τετραπλές έλικες DNA μπορούν να αποτελέσουν το ‘κλειδί’ σε ό,τι αφορά την επιλεκτική αναστολή του πολλαπλασιασμού των καρκινικών κυττάρων. Η επιβεβαίωση της ύπαρξής τους σε ανθρώπινα κύτταρα αποτελεί πραγματικό ορόσημο».

Έκλαμψη ακτίνων γ έπληξε τη Γη τον 8ο αιώνα μ.Χ., Gamma-ray burst 'hit Earth in 8th Century'

Εκρήξεις ακτίνων γ μπορούν να συμβούν όταν συγχωνεύονται μαύρες τρύπες, άστρα νετρονίων ή λευκοί νάνοι. An artist's impression of the merger of two neutron stars. Short duration gamma-ray bursts are thought to be caused by the merger of some combination of white dwarfs, neutron stars or black holes. Theory suggests that they are short lived as there is little dust and gas to fuel an 'afterglow'. Credit: Part of an image from NASA / Dana Berry.

Πριν από έναν χρόνο οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι τον 8ο αιώνα η Γη «χτυπήθηκε» από πολύ ισχυρή κοσμική ακτινοβολία αλλά δεν είχε εντοπισθεί μέχρι σήμερα η πηγή της. Ερευνητές στη Γερμανία υποστηρίζουν ότι ανακάλυψαν την προέλευσή της. Πρόκειται για τη συγχώνευση δύο μελανών οπών στον γαλαξία μας.

Τα ευρήματα

Oι εκλάμψεις ακτίνων γάμμα ανακαλύφθηκαν στη δεκαετία του 1960 από δορυφόρους που χρησίμευαν στην ανίχνευση εκρήξεων πυρηνικών βομβών στη Γη. Πρόκειται για εκατοντάδες φορές πιο φωτεινό φαινόμενο από σουπερνόβα και περίπου ένα εκατομμύριο τρισεκατομμύρια φορές λαμπρότερο από τον Ήλιο. Μερικές εκρήξεις ακτίνων γάμμα έχουν ταξιδέψει πάνω από 13 δισεκατομμύρια έτη φωτός, που σημαίνει ότι προέρχονται από τα πιο μακρινά αντικείμενα που έχουν ποτέ εντοπιστεί.

Πριν από έναν χρόνο ομάδα ερευνητών εντόπισε σε αιωνόβια δέντρα στην Ιαπωνία ασυνήθιστα υψηλά επίπεδα άνθρακα-14, ενός ραδιενεργού τύπου άνθρακα. Εντοπίστηκε επίσης στους πυρήνες των πάγων της Ανταρκτικής βηρύλλιο-10. Αυτά τα ισότοπα δημιουργούνται όταν πολύ ισχυρή ακτινοβολία χτυπά άτομα ύλης στην ανώτερη ατμόσφαιρα. Η ανάλυση των ευρημάτων επέτρεψε στους ειδικούς να προσδιορίσουν το χρονικό σημείο κατά το οποίο η συγκεκριμένη ακτινοβολία «χτύπησε» τον πλανήτη μας. Σύμφωνα με την ανάλυση, η ακτινοβολία χτύπησε τη Γη κάποια στιγμή ανάμεσα στο 774-775 μ.Χ όταν στην Ευρώπη κυριαρχούσε ο Καρλομάγνος. Όμως οι επιστήμονες αδυνατούν μέχρι σήμερα να εντοπίσουν την πηγή προέλευσης της ακτινοβολίας.

 Οι θεωρίες

Drawing of a massive star collapsing to form a black hole. Energy released as jets along the axis of rotation forms a gamma ray burst that lasts from a few milliseconds to minutes. Such an event within several thousand light years of Earth could disrupt the biosphere by wiping out half of the ozone layer, creating nitrogen dioxide and potentially cause a mass extinction.

Η περίπτωση του υπερκαινοφανούς αστέρα, μιας έκρηξης σουπερνόβα δηλαδή, αποκλείστηκε από την πρώτη στιγμή επειδή η έκρηξη σουπερνόβα παράγει «θραύσματα» που παραμένουν ορατά σε μεγάλο βάθος χρόνου. Έτσι, οι επιστήμονες θα είχαν εντοπίσει κάποια από τα θραύσματά της σε περίπτωση που η ακτινοβολία η οποία είχε χτυπήσει τη Γη τον 8ο αιώνα προερχόταν από σουπερνόβα.

Ομάδα Αμερικανών ερευνητών υπέδειξε πρόσφατα ως υπεύθυνο τον Ήλιο. Σύμφωνα με τη θεωρία τους, η ακτινοβολία προερχόταν από ασυνήθιστα μεγάλες ηλιακές εκλάμψεις. Όμως πολλοί ειδικοί έσπευσαν να διαφωνήσουν αμέσως με αυτή τη θεωρία αφού όπως ανέφεραν η ηλιακή ακτινοβολία δεν μπορεί σε καμία περίπτωση να παραγάγει υψηλές ποσότητες ανθρακα-14 και βηρύλλιου-10.

Οι μαύρες τρύπες

Η ακτινοβολία που χτύπησε τη Γη τον 8ο αιώνα ίσως δημιουργήθηκε από τη συγχώνευση δύο μελανών οπών στον γαλαξία μας.

Έτσι η επιστημονική κοινότητα συνεχίζει να αναζητεί το κοσμικό φαινόμενο που γέννησε την ακτινοβολία η οποία χτύπησε τον 8ο αιώνα τον πλανήτη μας. Ομάδα ερευνητών στη Γερμανία ρίχνει στο τραπέζι μια νέα θεωρία. Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι η ακτινοβολία που χτύπησε τη Γη ήταν ακτινοβολία γάμμα, το πιο ισχυρό είδος κοσμικής ακτινοβολίας. Πιστεύουν ότι πηγή της προέλευσής της ήταν η συγχώνευση δύο μελανών οπών στον γαλαξία μας. Εκτιμούν μάλιστα ότι το φαινόμενο έλαβε χώρα σε σχετικά κοντινή απόσταση από εμάς.

«Καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι η συγχώνευση έγινε σε κάποιο σημείο 3-12 χιλιάδες έτη φωτός μακριά από τη Γη» αναφέρει ο Ραλφ Νοϊχάουζερ, του Ινστιτούτου Αστροφυσικής του Πανεπιστημίου της Ιένα, μέλος της ερευνητικής ομάδας. Η έρευνα δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society».