Dobývání vesmíru s bakteriemi

Na Marsu nedávno přistál robotický průzkumník Curiosity, a teď tam usilovně pátrá po stopách dávného a třeba i současného života, i když šance prý nejsou příliš dobré. Z jistého úhlu pohledu by ale nakonec bylo lepší, aby tam NASA žádný život nenašla, protože by to bylo čárou přes rozpočet ambicím rozběhnout programy osídlování a také teramorfování Marsu. Už teď má NASA ohledně Curiosity nepříjemné problémy s ochranou (hypotetického) životního prostředí Marsu, protože před startem sondy ze Země nejspíš došlo k narušení sterility jejího vybavení. Takže se teď na Marsu kromě robotických vozítek možná prohánějí i nějaké pozemské bakterie. Je ironií, že zároveň běží výzkumné i studentské projekty, jejichž cílem je připravit organismy ze Země pro vysazení na Marsu, potažmo i na jiných dostupných tělesech blízkého vesmíru. 

Nedávno si pozornost globálních médií získal univerzitní tým zahrnující studenty Stanfordovy a Brownovy univerzity, který se chystá na další ročník pozoruhodné celosvětové soutěže v kreativní syntetické biologii iGEM (International Genetically Engineered Machine) právě s projekty na poli průzkumu vesmíru. Pod rukama jim vzniká pozoruhodný kříženec odborností, kterému říkají „syntetická astrobiologie“. Prvním z těchto projektů rozvíjí myšlenku, že by nám patřičně vylepšené bakterie mohly pomoct těžit anebo dokonce recyklovat kovy v blízkém vesmíru. Těžba surovin je sice poněkud přízemní motivací k dobývání vesmíru, ale jako taková může spolehlivě fungovat, samozřejmě pokud se bude ekonomicky vyplácet. Studenti ze Stanfordu a Brownu pracují na recyklaci kovů z elektronického odpadu, která by se už nepříjemně brzo mohla začít vyplácet. 

Velice zajímavý je i jejich druhý projekt, který se inspiroval představou Carla Sagana ze 60-tých let, že na by rozpálené Venuši přece jenom mohl existovat život. V dnešní době je povrch Venuše strašlivým místem, nesnesitelně horkým, prudce kyselým a velice zatíženým smrtící atmosférou. Je ale docela dobře možné, že to tak nebylo vždycky. Když byla Sluneční soustava ještě mladá a Venuši doposud nezaklel skleníkový efekt, mohla být tahle planeta přívětivá, pokrytá oceány vody a možná i nějakým životem. Podle některých odborníků existuje nepatrná naděje, že by dávný život Venuše mohl nalézt útočiště v její atmosféře. Ve výšce 50 kilometrů nad peklem povrchu planety je totiž kupodivu vcelku příjemně a žít by se tam snad dalo. Studenti se v tomto případě snaží zjistit, jestli se pozemské bakterie mohou množit v prostředí aerosolů. Spolehlivě víme, že na Zemi v aerosolech bakterie jsou, zatím tam ale nikdo nepozoroval jejich rozmnožování. 

Ve třetím, podle všeho nejvíce ambiciózním projektu, přezdívanému Hell Cell, se studenti snaží vytvořit komponenty BioBricks, tedy kompaktní DNA sekvence, kódující nějakou základní biologickou funkci a připravené k použití v kruhovém plazmidu, které by poskytly vylepšovaným mikroorganismům odolnost vůči nástrahám extrémních prostředí, dejme tomu povrchu Marsu. U bakterie E. coli vylepšují odolnost vůči chladu s proteinem nedávno izolovaným z tesaříkovitého brouka kousavce korového (Rhagium inquisitor) a také pomocí manipulace s metabolickou dráhou produkující betain. Na sporách bakterie Bacillus subtilis studují mechanismy odolnosti vůči horku, které souvisejí s vysokou hladinou některých molekul a snížení obsahu vody v oblasti jader spor. Metabolické dráhy betainu a trehalózy by zase mohly bakterie chránit před vysycháním. Pokud jde o odolnost vůči tvrdému záření, nemůže být inspirací snad nikdo jiný, než deinokok (Deinococcus radiodurans), s jeho antioxidanty bohatými manganem a sofistikovanými mechanismy oprav poškozené DNA. Rezistence proti vysokému nebo naopak velmi nízkému pH bývá podle všeho jenom obtížně přenositelná do jiného typu bakterie. Mladí výzkumníci proto spíše posilují ochranné mechanismy samotné E. coli, zejména přeměnu některých aminokyselin na pufry, látky stabilizující pH v cytoplasmě buněk. 

Právě studentský projekt Hell Cell hezky ukazuje potenciál konceptu BioBricks. Je to jako když si badatelé staví z Lega nové bakterie. Kombinují jednotlivé komponenty a vytvářejí si tím kmeny bakterií šité na míru. Pokud by projekt Hell Cell úspěšně pokračoval, mohl by vést k bakteriím, které na Marsu či jiném místě ve vesmíru nejen přežijí, ale také budou nesmírně užitečné pro první krůčky lidské kolonizace. Nezbývá, než s trochou ironie doufat, že všeteční roboti na Marsu opravdu žádný místní život nenajdou, protože pak by bylo s nasazením Hell Cell či podobných bakterií hrozného papírování.

Autor: RNDr. Stanislav Mihulka PhD.

Použitá literatura:

Originální studie: Wired 8.8. 2012.

Doplňkové zdroje: iGEM2012/Stanford-Brown team, Wikipedia (International Genetically Engineered Machine, BioBrick).

Obrazové přílohy:

Mars. Zatím pustý. Kredit: NASA/JPL-Caltech/Cornell/ASU.

iGEM 2010. Kredit: iGEM.