Życie w kosmosie jest inne od naszego

Najnowsze odkrycia astronomów rzucają nowe światło na poszukiwanie życia poza Ziemią. Wiele wskazuje na to, że robimy to źle, bo skupiamy się na życiu, które potrzebuje do przetrwania wody. Tymczasem we Wszechświecie mogą istnieć organizmy, dla których płyn ten jest zbędny.

To naturalne, że poszukując życia pozaziemskiego za punkt orientacyjny przyjmujemy formę organizmów na naszej planecie. Wszystkie znane biologii formy życia potrzebują do prawidłowej egzystencji wody. To błąd. Takie podejście może nas sporo kosztować.

Inne życie

Naukowcy już od jakiegoś czasu zastanawiają się czy istnieją płyny, które mogłyby zastępować wodę organizmom, tym samym umożliwiając im rozwój. Daleko szukać nie trzeba. Wystarczy spojrzeć na Tytana, chłodny księżyc Saturna, który jest zalany atramentowymi morzami metanu, najprostszego z węglowodorów nasyconych.

Na wypełnionej wodą Ziemi cząsteczki DNA i RNA służą jako fundamenty życia, zawierając genetyczną instrukcję obsługi każdego organizmu. Trudne do zliczenia rodziny białek odczytują te instrukcje i sprawiają, że ludzie, konie, małpy, antylopy, tuńczyki czy tasiemce, istniejemy i funkcjonujemy. Ale nie oznacza to, że podobny schemat obowiązuje w całym Wszechświecie. W węglowodorowym środowisku na Tytanie, cząsteczki takie jak DNA i RNA nie mogłyby spełniać swoich zadań. Niewykluczone, że istnieją inne uniwersalne wzorce, podobne do „naszych” kwasów nukleinowych, które umożliwiają podtrzymanie życia.

Najnowsze badania wskazują, że to etery, niemające w żadnych organizmach na Ziemi funkcji cząsteczek genetycznych, mogą pełnić rolę DNA i RNA na światach wypełnionych oceanami z węglowodorów. Astrobiolodzy są zgodni – to możliwe, by w określonych warunkach w kosmosie rozwinęło się życie oparte na eterach. Związki te są o tyle interesujące, że występuje w nich wiązanie C-O-C, przy czym żaden z atomów węgla nie jest związany z więcej niż jednym atomem tlenu.

Niektóre z alkanów, np. oktan, który pomaga napędzać nasze samochody, są dobrymi rozpuszczalnikami. Nie znajdziemy go na Tytanie, ale być może poza Układem Słonecznym istnieją planety, które znajdują się wystarczająco blisko swoich gwiazd, by mogło rozwinąć się tam życie. Takiego zdania jest Steven Benner, zasłużony członek Foundation for Applied Molecular Evolution, prywatnej organizacji naukowej działającej na Florydzie:

W naszym układzie planetarnym nie mamy wystarczająco dużej planety, w odpowiedniej odległości od Słońca, by dzięki odpowiedniej temperaturze, zawierała ona ciepłe oceany węglowodorowe. Ale w każdym tygodniu astronomowie odkrywają nowe egzoplanety. Na pewno jest kilka takich, które mogą spełniać przedstawione warunki.

Eterowe światy

Wszystkie znane ziemskie organizmy do życia potrzebują wody. Na światach takich jak Tytan, gdzie występuje dominacja węglowodorów, cząsteczki takie jak DNA i RNA nie mają prawa powstać. Jakiekolwiek formy życia miałyby istnieć na Tytanie, nie przechowywałyby informacji genetycznej za pomocą kwasów nukleinowych. Po prostu nie rozpuściłyby się one w oceanie złożonym z węglowodorów, niezależnie od tego czy byłby on zimny (jak na Tytanie), czy ciepły (jak na wielu egzoplanetach). Okazuje się jednak, że teoretycznie organizmy mogą przetrwać bez DNA i RNA.

Związki organiczne nazywane eterami mogą łączyć się ze sobą tworząc polietery. Te z kolei mogą spełniać takie same funkcje jak obecne na Ziemi kwasy nukleinowe. Dlaczego? Etery podobnie jak DNA i RNA mają proste, powtarzające się szkielety, składające się – w ich przypadku – z węgla i tlenu. Etery nie mają zewnętrznego ładunku elektrycznego (jak DNA i RNA), przez co trudniej wchodzą w reakcje z innymi związkami, ale w budowie strukturalnej mają przestrzenie, w które mogą zmieścić się małe elementy pełniące rolę zasad azotowych. To oznacza, że przy odpowiednich warunkach, etery mogą utworzyć struktury podobne do kwasów nukleinowych, które na dodatek są zgodne z tzw. polielektrolitową teorią genu. Polietery mogą rozpuszczać się w węglowodorach, co sprawia, że są idealnymi cząsteczkami do przechowywania informacji na planetach takich jak księżyc Tytan.

Węglowodory, podobnie jak woda, mogą w zależności od temperatury i ciśnienia, występować w trzech stanach skupienia – stałym, ciekłym lub gazowym. Najkorzystniejszym stanem skupienia, przynajmniej z perspektywy astrobiologów, jest ciecz. W ciele stałym (węglowodorowym lodzie) biocząsteczki nie mogłyby ze sobą oddziaływać, natomiast w gazach (para węglowodorowa) utrudnia to cienka warstwa podstawna. Zakres temperatur, w których dany węglowodór występuje pod postacią cieczy, jest szerszy niż w przypadku wody. Metan – najprostszy węglowodór zbudowany z jednego atomu węgla związanego z czterema atomami wodoru – ma wąski zakres między -149 a -138 st. Celsjusza. Ale z każdym kolejnym węglowodorem jest lepiej. Wspomniany już oktan nie zamarza w powyżej – 57 st. Celsjusza, a w gaz przeobraża się dopiero po przekroczeniu +125 st. Celsjusza.

Naukowcy są zgodni, że na ciepłych planetach wypełnionych oktanowym oceanem może istnieć życie oparte na eterach. Trwają kolejne badania, które mogą wskazać nowe egzotyczne rozpuszczalniki (inne niż woda i węglowodory), stanowiące odpowiednie środowisko do rozwoju życia. Statystyka wskazuje, że niemal wokół każdej gwiazdy jest obszar, choćby mały punkt, w którym może istnieć życie.