A Földön túli élet kutatásában a legújabb fontos előrelépést a bolygó szinte minden szegletében bőségesen megtalálható úszó mikrobák jellegzetes, vonagló mozgása rejtheti, állítják a szakértők. A mikrobák mindenütt megtalálhatók bolygónk bioszférájában, mivel sokuk képes olyan zord körülmények között is létezni és gyarapodni, amelyek egyértelműen kizárják a nagyobb, összetettebb életformák jelenlétének lehetőségét. Ez a figyelemre méltó ellenálló képesség az oka annak is, hogy az asztrobiológusok olyan lelkesen tanulmányozzák őket.

Ha például a mikrobák képesek boldogulni a Föld déli sarki jégsapkája alatt rejtőző tavakban, akkor talán létezhetnek hasonló organizmusok a bolygónkon kívüli környezetekben is, például a Jupiter Európé nevű holdjának jéggel borított óceánjában vagy a Mars felszín alatti vizes régióiban. A lényeg azonban nem egyszerűen az, hogy a kutatók megmutassák, hogy az élet létezhet ilyen idegen helyeken, hanem sokkal inkább, hogy megerősítsék, tényleg létezik. Amihez viszont ki kell mutatni a jelenlétét. A legtöbb kutatás során, amely a más égitesteken való életet keresi, olyan kémiai nyomjelzőket – bioszignatúrákat – keresnek, amelyeket az idegen mikrobák anyagcseréjük melléktermékeként hozhatnak létre környezetükben.

Mocorgó mikrobák

A mikrobák mozgékonyságának vizsgálata a legutóbbi időkig drága és időigényes feladat volt, és egyáltalán nem volt alkalmas arra, hogy a szükséges felszerelést robotikus űrmissziókba építsék be. Pontosan ez késztetett egy német asztrobiológusokból álló csoportot arra, hogy egyszerűbb és költséghatékonyabb módszert dolgozzanak ki a motilitás ellenőrzésére. Megoldásukról a Frontiers in Astronomy and Space Sciences című folyóiratban most megjelent tanulmányukban számolnak be.

Vizsgálatuk során a kutatók három mikrobafajtára (Bacillus subtilis, Pseudoalteromonas haloplanktis és Haloferax volcani) összpontosítottak, amelyek mindegyike ismert extremofil, azaz szélsőséges hőmérsékletet, nyomást vagy kémiai körülményeket képes túlélni. A kísérlet alapkérdése egyszerű volt: lehetséges-e a mikrobákat kimutatható, megismételhető módon arra késztetni, hogy egy tápanyagforrás felé ússzanak?

Ehhez mikrobákkal teli vízcseppeket helyeztek el egy kétkamrás mikroszkóp-tárgylemez egyik felén. A másik oldalra egy olyan vizes oldat került, amely L-szerint, a fehérjeszintézishez és a sejtburjánzáshoz kritikus fontosságú aminosavat tartalmazott nagy mennyiségben. Az egyes mikrobafajtákat külön-külön tesztelték háromórás etapokban, és mindhárom fajt mozgékonynak bizonyult: a mikrobák az eredeti kamrából kiúsztak, hogy aztán az L-szerint tartalmazó kamrában „pacákat” alkossanak. (A mikrobák ezen hajlamát, hogy bizonyos vegyi anyagoktól távolodjanak vagy azok felé mozogjanak, kemotaxisnak nevezzük.)

A kísérletben vizsgált organizmusok esetében „a kemotaxis lényege, hogy a mikrobák képesek érzékelni és a számukra hasznos molekulák felé mozogni, különösen, ha azok fontosak az anyagcsere szempontjából”, magyarázza az eredményekről beszámoló tanulmány vezető szerzője, Max Riekeles, a Berlini Műszaki Egyetem doktorandusza.

– teszi hozzá a szakértő.

A mikrobák mozgásának ösztönzésére és megfigyelésére szolgáló korábbi kemotaxis alapú módszerekkel az a baj, hogy nehéz olyan kémiai gradienseket létrehozni, amelyek megbízhatóak, stabilak és kiszámíthatóak, mondja Christian Lindensmith, a NASA Jet Propulsion Laboratory asztrobiológusa. Továbbá a motilitás megfigyelése azért is nehéz, mert a mikroszkópok látómezeje kicsi, és a mikrobák más, teljesen független okok miatt is mozoghatnak, például a hőmérsékleti keveredés és a tehetetlenségi sodródás miatt. „Az egész nagyon komplex, mintha egy mikroszkopikus állatkertet működtetne az ember” – mondja Lindensmith.

Rejtélyes étlapok

Az új kísérlet során a két kamrát elválasztó gélmembrán kulcsfontosságúnak bizonyult az ilyen nehézségek minimalizálásában, mivel jelentősen csökkentette a mikrobák mozgási lehetőségeit. Ez a félig áteresztő gél lényegében egyirányú gátként működött, amely lehetővé tette a baktériumok számára, hogy az egyik oldalról viszonylag gyorsan áthaladjanak, miközben lassította az L-szerin átszivárgását a másik oldalra, fenntartva így a mikrobák mozgásra való motivációját. Jay Nadeau, asztrobiológus, a Portland Állami Egyetem fizikaprofesszora szerint ez mindenképp jó választás volt, mert így sokkal könnyebb volt vizsgálni a mikrobák mozgását – annál is inkább, mert a gát az L-szerin oldalán tartotta a mikrobákat, ha egyszer oda átléptek.

Az ilyen technikai fejlesztések rendkívül hasznosak lehetnek a jövőbeni, életet kereső űrküldetések számára, állítja Nadeau és Lindensmith, akik korábban Riekeles munkatársai voltak, de az új kutatásban nem vettek részt. „Az egyik nagy probléma, ha valami ilyesmit akarunk csinálni egy másik égitesten – különösen, ha ott nagyon hideg van, mint az Európén –, az az, hogy mi történik, ha ezek az idegen organizmusok nagyon-nagyon lassan úsznak?” – mondja Nadeau. „Ebben az esetben lehet, hogy egy hétre vagy még többre is hagyni őket, majd visszatérni hozzájuk.”

Az új módszerrel a kutatók ahelyett, hogy folyamatosan figyelnék a rendszert feltűnően mozgó mikrobák után kutatva, pusztán ellenőrizhetnék, hogy vannak-e mikrobák a tápanyaggal teli kamrában. „Szóval ez a része így egyszerű” – mondja Lindensmith.

Bár a földi élőlények szerethetik az L-szerint és más, hasonló táplálékokat, nincs garancia arra, hogy ezek az anyagok vonzóak lesznek az idegen, esetlegesen eltérő biokémiával rendelkező organizmusok számára.

Még ha feltételezzük is, hogy az élet alapvető tápanyagai hasonlóak az egész kozmoszban, más akadályok is fennállnak, mielőtt ez a módszer egy tényleges bolygóközi asztrobiológiai küldetésen valamiféle mérőeszközként manifesztálódhatna. Riekeles számára a következő kihívást nemcsak az jelenti, hogy ezt a technikát újabb, átfogóbb kísérletekkel tovább kell finomítani, hanem az is, hogy különböző típusú mikrobákkal és aminosavakkal kell tesztelni.

„Az egyik cél az asztrobiológia, hogy más égitestekre menjünk, és mikroorganizmusokat keressünk, de addig is rengeteg mindent tehetünk a Földön is, ami fontos információkat nyújt” – mondja Nadeau. És ez az új mikrobaválogatási módszer remek példája egy egyszerű, de kulcsfontosságú fejlesztésnek, amelyre a jövőbeni erőfeszítések során építhetnek. „Nem tudhatjuk, mi vár odakint” – mondja Lindensmith, így fontos lépés az eszközök és technikák diverzifikálása az élet vizsgálatára itt, a saját bolygónkon.