Στα βάθη του Carlsbad Caverns National Park, μικροοργανισμοί καταφέρνουν να φωτοσυνθέτουν σχεδόν στο απόλυτο σκοτάδι, αξιοποιώντας φως που το ανθρώπινο μάτι δεν μπορεί καν να αντιληφθεί.
Κάτω από τα φαράγγια της ερήμου Τσιουάουαν στο νότιο Νέο Μεξικό, ένα εκτεταμένο σύστημα σπηλαίων κρύβει μια ανακάλυψη που αλλάζει ριζικά τον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες αντιλαμβάνονται τα όρια της ζωής – όχι μόνο στη Γη, αλλά και στο Σύμπαν. Στα βάθη του Carlsbad Caverns National Park, μικροοργανισμοί καταφέρνουν να φωτοσυνθέτουν σχεδόν στο απόλυτο σκοτάδι, αξιοποιώντας φως που το ανθρώπινο μάτι δεν μπορεί καν να αντιληφθεί.
Αυτό που αντίκρισε ξεπερνούσε κάθε προηγούμενη εμπειρία
Η βιολόγος σπηλαίων Hazel Barton θυμάται ακόμη τη στιγμή της έκπληξης. «Ο τοίχος ήταν έντονα πράσινος. Το πιο ιριδίζον πράσινο που έχεις δει ποτέ – κι όμως τα μικρόβια ζούσαν σε πλήρες σκοτάδι», λέει. Η ίδια μελετά εδώ και πάνω από δύο δεκαετίες μικροσκοπικές μορφές ζωής βαθιά κάτω από την επιφάνεια της Γης, ωστόσο αυτό που αντίκρισε ξεπερνούσε κάθε προηγούμενη εμπειρία.
Το 2018, ο μικροβιολόγος Lars Behrendt, μόλις είχε ολοκληρώσει το διδακτορικό του όταν αποφάσισε να επενδύσει ένα μικρό επιστημονικό βραβείο σε μια αποστολή στα σπήλαια. Μαζί με την Barton προχώρησαν πέρα από τη διαδρομή των τουριστών, σε έναν σκοτεινό θύλακα όπου δεν φτάνει καν το ορατό φως. Εκεί, με τη βοήθεια φακών, αποκάλυψαν παχιές πράσινες μεμβράνες κολλημένες στους ασβεστολιθικούς τοίχους.
Οι αναλύσεις έδειξαν ότι επρόκειτο για κυανοβακτήρια – μονοκύτταρους οργανισμούς συγγενικούς με τα βακτήρια, που συνήθως χρησιμοποιούν το ηλιακό φως για να παράγουν ενέργεια. Το παράδοξο ήταν προφανές: πώς μπορεί να λειτουργεί η φωτοσύνθεση σε ένα περιβάλλον όπου το φως σχεδόν απουσιάζει;
Η απάντηση βρίσκεται σε μια «εναλλακτική» μορφή χλωροφύλλης. Σε αντίθεση με τα περισσότερα φυτά και βακτήρια που βασίζονται στη χλωροφύλλη a, τα κυανοβακτήρια των σπηλαίων χρησιμοποιούν τις χλωροφύλλες d και f, οι οποίες απορροφούν κοντινό υπέρυθρο φως – μήκη κύματος λίγο πέρα από το κόκκινο, αόρατα για τον άνθρωπο.
Αν και το ορατό φως διεισδύει μόνο λίγες εκατοντάδες μέτρα στο εσωτερικό των σπηλαίων, το κοντινό υπέρυθρο ανακλάται στον ασβεστόλιθο, δημιουργώντας – όπως το περιγράφει η Barton – «μια αίθουσα με καθρέφτες». Μετρήσεις έδειξαν ότι στα πιο σκοτεινά σημεία η συγκέντρωση αυτού του φωτός ήταν έως και 695 φορές μεγαλύτερη από ό,τι στην είσοδο.
Οι ερευνητές δεν περιορίστηκαν σε ένα μόνο σημείο. Εξερεύνησαν και άλλα, λιγότερο προσβάσιμα σπήλαια του πάρκου, βρίσκοντας παντού φωτοσυνθετικούς μικροοργανισμούς βαθιά υπόγεια. «Δείξαμε ότι όχι μόνο ζουν εκεί κάτω, αλλά φωτοσυνθέτουν σε ένα πλήρως προστατευμένο περιβάλλον που πιθανότατα δεν έχει διαταραχθεί εδώ και 49 εκατομμύρια χρόνια», σημειώνει ο Behrendt.
Η ανακάλυψη έρχεται να προστεθεί σε μια μακρά ιστορία ερευνών γύρω από τη ζωή χωρίς ήλιο. Από τα τέλη του 19ου αιώνα, οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι ορισμένα μικρόβια επιβιώνουν μέσω χημειοσύνθεσης, αντλώντας ενέργεια από ανόργανες ενώσεις. Τη δεκαετία του 1990 αποδείχθηκε ότι θαλάσσια κυανοβακτήρια μπορούν να χρησιμοποιούν τόσο ορατό όσο και υπέρυθρο φως. Πιο πρόσφατα, πειράματα έδειξαν ότι τέτοιοι οργανισμοί μπορούν να αναπτυχθούν ακόμη και σε εργαστηριακά «σκοτεινά ντουλάπια» με υπέρυθρα LED.
Όλα αυτά έχουν σοβαρές συνέπειες για την αστροβιολογία. Μέχρι σήμερα, η αναζήτηση κατοικήσιμων εξωπλανητών επικεντρωνόταν κυρίως στη λεγόμενη «ζώνη Goldilocks» – την περιοχή γύρω από ένα άστρο όπου μπορεί να υπάρχει υγρό νερό. Όμως εξίσου κρίσιμο είναι αν μπορεί να λάβει χώρα φωτοσύνθεση, διαδικασία που στη Γη βρίσκεται στη βάση σχεδόν όλων των τροφικών αλυσίδων και παράγει το οξυγόνο που αναπνέουμε.
Οι περισσότεροι αστρονόμοι τοποθετούσαν μέχρι πρόσφατα το «όριο» της φωτοσύνθεσης στα 700 νανόμετρα. Τα κυανοβακτήρια των σπηλαίων Carlsbad, ωστόσο, φτάνουν έως τα 780 νανόμετρα. Αυτό έχει ιδιαίτερη σημασία, καθώς τα πιο κοινά άστρα στον γαλαξία μας είναι οι κόκκινοι νάνοι, που εκπέμπουν κυρίως κοντινό υπέρυθρο φως. «Η συντριπτική πλειονότητα των άστρων είναι τύπου M και K», λέει η Barton. «Κι όμως γνωρίζουμε ελάχιστα για το πώς θα μπορούσε να επιβιώσει η ζωή κάτω από τέτοιες συνθήκες φωτισμού».
Η επόμενη κίνηση της ερευνητικής ομάδας είναι φιλόδοξη: έχουν καταθέσει πρόταση στη NASA για να προσδιορίσουν το ελάχιστο φως και το μέγιστο μήκος κύματος στο οποίο μπορεί να λειτουργήσει η φωτοσύνθεση. Τα δεδομένα αυτά θα μπορούσαν να περιορίσουν δραστικά τον αριθμό των άστρων που αξίζει να εξεταστούν με όργανα όπως το James Webb Space Telescope, επιτρέποντας στους επιστήμονες να εστιάσουν σε μερικές δεκάδες υποψήφιους «κόσμους ζωής».
Αν κάποτε εντοπιστεί οξυγόνο στην ατμόσφαιρα ενός εξωπλανήτη – κάτι που δύσκολα παράγεται χωρίς βιολογικές διεργασίες – θα πρόκειται για ισχυρό δείκτη παρουσίας ζωής. Και όλα αυτά ξεκινούν από έναν πράσινο τοίχο σε ένα σκοτεινό σπήλαιο του Νέου Μεξικού, που μας υπενθυμίζει πως η ζωή βρίσκει τρόπους εκεί όπου δεν κοιτάζαμε ποτέ.
- Όλες οι ειδήσεις
- Σε ελληνικά ύδατα η τραγωδία της Χίου -Στην 8μετρη βάρκα επέβαιναν 38 Αφγανοί και ένας Μαροκινός, ψάχνουν αν είναι ο διακινητής
- Εξαφάνιση Λόρας: Ποια είναι η ηθοποιός της οποίας «δανείστηκε» τα στοιχεία η 16χρονη για να εξαφανιστεί
- Κολυδάς: Ήπιο και θερμό 15ήμερο με πάνω από τα κανονικά επίπεδα θερμοκρασιών -Τι βλέπει για βροχές