Absoluut vacuüm. Daarbij gevoegd temperaturen ver onder nul en een onbarmhartig stralingsbombardement. Dit zijn, in het kort, de leefomstandigheden op de Jupitermaan Europa. Biologen zijn er nu toch in geslaagd bacteriën te vinden die het onder deze barre omstandigheden uithouden. Is dat de verklaring voor de merkwaardige rode kleuren op Europa?
Deinococcus radiodurans is als een van de weinige bacteriesoorten in staat de dodelijke straling op de Jupitermaan Europa te overleven.
In een eerder artikel schreven we al dat brokstukken van een inslag van een asteroïde op de aarde waarschijnlijker op Jupiter terecht komen dan op Mars, tenminste in sommige scenario’s. Het is dus mogelijk dat het leven vanaf de aarde is verspreid naar bijvoorbeeld de Jupitermaan Europa. Astronomen geloven dat Europa een grote zoutwateroceaan onder de oppervlakte heeft. Dit is uiteraard alleen mogelijk als aardse microben de lange reis door de vijandige ruimte kunnen overleven. Astrobiologen hebben op deze manier al de manier vastgesteld waarop veel organismen in ruimte-achtige omstandigheden overleven. Hierbij hebben ze bacteriën onderzocht, virussen, schimmels en zelfs DNA. Sommige bacteriën overleefden zelfs de reis naar de maan en terug.
Hierbij is echter één belangrijk domein van het leven verwaarloosd: archaeae. Deze bacterieachtige organismen doen het vooral goed in extreme omstandigheden op aarde. Aan deze verwaarlozing is nu een einde gekomen. Ximena Abrevaya van de universiteit van Buenos Aires en enkele collega’s brengen daar verandering in. Ze creëerden een vacuüm zoals dat ook op het oppervlak van Europa bestaat. Ze plaatsten hier drie soorten eencelligen in: de in zout levende archae Natrialba magadii en Haloferax volcanii en de stralingsresistente bacterie Deinococcus radiodurans. Om de behandeling compleet te maken ontvingen de bacterie en archaeae een behandeling met ultraviolette straling. Haloferax volcanii legde het loodje, maar kleine aantallen Natrialba en Deinococcus overleefden. Tot nu toe werd gedacht dat alleen D. radiodurans het stralingsbad kon overleven, maar naar nu blijkt, geldt dat dus ook voor de archaea Natrialba magadii, afkomstig uit het zoutmeer Magadi in Kenia. Archeae zijn interessant omdat ze meer verwant zijn met eukaryoten (waaronder wij en alle andere dieren en hogere planten) dan bacteriën.
De experimenten duurden echter slechts drie uur. Reizen door de ruimte van meteorieten duren veel langer: duizenden jaren. Het is de vraag of je deze resultaten straffeloos kan extrapoleren naar eerdere asteroïdeinslagen. Wel vestigt dit de aandacht op een ander probleem. Misschien hebben wij andere hemellichamen, zoals Mars, al besmet met taaie rakkers als Deinococcus. Zouden mensen de manier zijn waarop Gaia zich voortplant?
Wickramasinghe did it again. Een gedurfde hypothese van de usual suspect veronderstelt dat de Cambrische explosie, waarbij een zeer grote variëteit aan diersoorten ontstond, is veroorzaakt door het inzaaien van de aardse biosfeer door buitenaards leven. Kan deze theorie kloppen? Wat zijn de implicaties?
De raadselachtig snelle opkomst van het leven
Alle bekende op cellen gebaseerde levensvormen op aarde, van de mens tot bacteriën, stammen af van één enkele voorouder: de Last Universal Common Ancestor of LUCA die 3,8 miljard jaar geleden leefde. LUCA was verrassend compleet. Genetici hebben tweeduizend micro-organismen (zowel bacteriën als archaeae) uitgeplozen en vastgesteld dat LUCA naar alle waarschijnlijkheid een organisme was dat in staat was de gassen koolstofdioxide, waterstof en stikstof te binden en in complexe biochemische verbindingen om te zetten[1] ex. [2]. Geen geringe prestatie voor zelfs een hedendaagse bacterie. Al denken sommige collega’s van het team dat LUCA maar half-levend was en voor een deel gebruik maakte van een natuurlijke gradiënt in een onderzeese heetwaterbron om zo op chemische wijze de energiedrager ATP te produceren [1]. Wel wordt door wetenschappers vermoed dat de hoogstwaarschijnlijk drijvende kracht achter het metabolisme van LUCA, de Wood-Ljungdahl stofwisselingsroute, een abiotische oorsprong heeft. Maar waar kwam LUCA vandaan?
Panspermie
Panspermie veronderstelt dat het leven van de ene planeet naar de andere kan reizen. Weliswaar is het heelal (en zeker het heelal van vier tot vijf miljard jaar geleden) een uitermate ongastvrije plek voor onbeschut leven – denk aan kosmische straling, supernova-uitbarstingen en dergelijke), maar de enorme grootte maakt dit meer dan goed. Alleen al ons eigen sterrenstelsel biedt onderdak aan naar schatting tientallen miljarden aardachtige planeten en een factor miljard maal zoveel kometen. Dat maakt het biljoenen malen waarschijnlijker dat er ergens leven ontstaat.
Octopussen vormen een van de raadselachtigste diergroepen. Zijn ze buitenaards? Bron: Wikimedia Commons
Dat is ook nodig. Uit fylogenetisch onderzoek ([3] e.a.) blijkt, dat LUCA in feite te complex is om in het korte tijdsvenster (200 miljoen jaar) tussen de vorming van een vaste aardkorst (minder dan 4,0 miljard jaar geleden) en de oudste vondst van sporen van leven (3,8 miljard jaar geleden) te kunnen zijn ontstaan uit eenvoudige moleculen.
Panspermie maakt zowel het tijdsvenster (tien miljard jaar, honderd maal zo groot) als het aantal mogelijke plekken (vele biljarden in plaats van één) voor de ontwikkeling van leven veel groter. Vooral grotere waterrijke objecten bieden een goede bescherming tegen kosmische straling – waterijs is voorgesteld als effectief schild voor ruimtevaartuigen.
Cambrische Explosie vanwege aliens?
De geschiedenis van het leven op aarde was het grootste deel van de tijd vrij saai. Meer dan twee miljard jaar waren er alleen eencelligen zonder celkern. Pas anderhalf miljard jaar geleden ontstonden organismen met een celkern en zeshonderd miljoen jaar geleden brak de Cambrische Explosie uit. Hierbij ontstonden er in vrij korte tijd zeer veel verschillende diergroepen uit wat daarvoor eenvoudige wormen en holtedieren waren. Te toevallig om een natuurlijke oorzaak te hebben, stellen de nogal omstreden Wickramasinghe en enkele collega’s in een nieuw artikel [4]. Vooral de absurde complexiteit van octopussen – de slimste ongewervelde dieren, slimmer zelfs dan veel zoogdieren – zien ze als bewijs dat uit een verre buitenaardse oceaan eieren van deze dieren richting aarde zijn gelanceerd in een ijzige interstellaire komeet á la Oumuamua.
Kunnen ze gelijk hebben?
Hoe complexer een organisme, hoe meer energie het verbruikt. Buiten de Goldilocks-zone van een ster is er maar weinig energie beschikbaar. Levende organismen moeten de enorme interstellaire afstanden – denk aan honderdduizenden malen de afstand tussen de zon en de aarde voor de dichtstbijzijnde exoplaneten – dus in slaaptoestand doorbrengen. Bij de enorme tijdschaal waar we nu over spreken – tienduizenden jaren of meer – neemt de kans op beschadigingen drastisch toe. Organismen moeten deze beschadigingen kunnen repareren. Dat vereist een vorm van rustmetabolisme, dus energieverbruik. Bacteriën of andere micro-organismen kunnen dit in principe. Er zijn aardse bacteriën tot leven gewekt die 250 miljoen jaar lang in slaaptoestand verkeerden. Mogelijk zouden ook tardigraden, beerdiertjes, het zo lang volhouden in een energiearme omgeving. Complexe organismen zoals octopussen zouden over onvoldoende energie beschikken in de vloeibare kern van een komeet. Hun cellen zijn veel complexer dan die van bacteriën. Een andere variant genoemd in het artikel, exo-retrovirussen die de Cambrische Explosie zouden hebben veroorzaakt, is dan waarschijnlijker. Zij het dat die retrovirussen dan wel aardse organismen zouden moeten kunnen aantasten. Dit is alleen waarschijnlijk als panspermie zeer regelmatig voorkomt. De standaardverklaring voor de Cambrische Explosie, een hoger zuurstofgehalte waardoor er meer energie beschikbaar kwam voor complexe dieren, is een logischer verklaring.
Octopussen wijken genetisch gesproken inderdaad sterk af van de rest van de ongewervelden, maar toch is er een duidelijke verwantschap met de rest van het aardse leven.[5] Het is niet nodig om een buitenaardse herkomst te veronderstellen voor deze dieren om hun bestaan te verklaren. [5] gaat uit van een splitsing van de rest van de inktvissen ongeveer 270 miljoen jaar geleden. Mogelijk is het in octopussen aangetroffen unieke, haast Lamarckiaanse gedrag van messenger RNA’s verantwoordelijk voor deze unieke evolutie.
Astronomen ontdekten sterren die met snelheden tot 30% van de lichtsnelheid ons sterrenstelsel worden uit geslingerd. Kunnen deze sterren het leven verspreiden over het gehele heelal?
Galactische katapult
In het centrum van elk sterrenstelsel bevindt zich een zwart gat. Het gebeurt, astronomisch gesproken, geregeld dat sterrenstelsels samensmelten. Meerdere dwergsterrenstelsels worden op dit moment door ons melkwegstelsel opgeslokt. Hierbij smelten ook de zwarte gaten van deze sterrenstelsels samen. Zwarte gaten die met elkaar samensmelten, bereiken uiteindelijk, vlak voordat ze met elkaar versmelten, snelheden in de buurt van de snelheid van het licht. Gewoonlijk draaien er sterren om deze zwarte gaten. In ons eigen melkwegstelsel is dat bijvoorbeeld onder meer de ster S2. uit dynamische simulaties blijkt, dat in dit soort situaties deze sterren met zeer hoge snelheden weggeslingerd kunnen worden. Inderdaad zijn er meerdere van deze sterren ontdekt, die met snelheden van procenten van de lichtsnelheid ons sterrenstelsel verlaten. Waarschijnlijk zijn deze sterren door een dergelijk mechanisme gelanceerd. Omdat veel sterren een planetenstelsel hebben, is het niet ondenkbaar dat sommige van deze sterren omringd zijn door planeten met leven. Als een dergelijke ster door een ander sterrenstelsel wordt ingevangen, is leven getransporteerd van het ene sterrenstelsel naar het andere.
Wat is panspermie?
Het leven verscheen relatief gezien heel erg snel nadat de aarde geschikt werd voor leven. Om een indruk te geven: de aarde is officieel maar 4,55 miljard jaar oud, en de eerste sporen van levend zijn bijna 4 miljard jaar oud. Dat is relatief gesproken vrij kort, nadat de aarde voldoende afgekoeld was om oceanen te vormen. Reden voor de aanhangers van de panspermie-theorie, om aan te nemen dat het leven algemeen is in het heelal en zich verspreidt tussen planeten. Het woord panspermie is opgebouwd uit 2 klassiek Griekse woorden: πᾶν (pan), alles, and σπÎÏμα (sperma), in de oorspronkelijke Griekse betekenis zaad in het algemeen.
Niet alleen zwerfplaneten, nu ook complete planetenstelsels kunnen ons sterrenstelsel uitgeslingerd worden. Bron: NASA
Als dit mechanisme inderdaad bestaat, zou dat betekenen dat het leven al vrij kort na het ontstaan van het heelal zich verspreid heeft over grote afstanden. Uiteraard staat of valt deze theorie met de aanwezigheid van chemische elementen, waaruit zich leven zou kunnen ontwikkelen. Dat zijn er 6: waterstof, zuurstof, koolstof, stikstof, fosfor en zwavel. Deze kunnen zich gevormd hebben bij explosies van de allereerste, zeer grote, sterren. Vooral in de centra van sterrenstelsels zal zich al vroeg een gasmengsel hebben gevormd dat rijk is aan deze elementen. Wel zal dit leven een erg precair bestaan geleid hebben, gezien de extreme omstandigheden vlak na het ontstaan van het heelal. Daarom is deze ontdekking misschien meer van belang voor onze nazaten, dan voor ons. Zij kunnen dit soort zeer snel reizende sterren gebruiken om van het ene sterrenstelsel naar het andere te reizen.
Twee Kazachse onderzoekers publiceerden een gedurfde hypothese. Zij veronderstellen dat het leven op aarde van buitenaardse oorsprong is, en waarschijnlijk door een technisch gevorderde ‘schepper’ is verspreid. Hoongelach werd hun deel. Paul Davies analyseert hun claim, en gaat er dieper op in.
De Fermi Paradox staat nog steeds lijnrecht overeind. Als aliens bestaan, waarom zijn ze dan niet hier? Naar we nu weten, komen er honderden miljarden aardachtige planeten voor in alleen al de Melkweg. Een aanzienlijke fractie hiervan ligt in een bewoonbare zone.
Misschien zijn de methoden van de twee Kazachen onzinnig, het feit dát ze die vraag stelden, is uiterst bewonderenswaardig, en moet volgens Davies nagevolgd worden door andere disciplines. Niet alleen in het heden, ook in het verleden kunnen namelijk sporen zijn achtergebleven van buitenaardse bezoekers.
Wat, als een buitenaarde beschaving, of wie weet, onze verre nakomelingen, er voor kiezen panspermie een handje te helpen? In deze korte film, Abiogenesis, wordt dit intrigerende idee verder uitgewerkt. De computer generated graphics zijn zonder meer spectaculair te noemen.
De meeste evolutiebiologen geloven dat het leven op aarde is ontstaan, maar een groeiende groep onderzoekers, de panspermisten, is er van overtuigd, dat de oorsprong van het leven elders in het heelal ligt. In meteorieten zijn raadselachtige structuren aangetroffen, die veel weghebben van gefossiliseerde micro-organismen.
Onderzoekers van de groep Astrobiologie van de universiteit van Cardiff troffen fossielen aan van een reeds lang geleden uitgestorven suborde van een groep micro-organismen, dinoflagellaten, in overblijfselen van een meteoriet die neer kwam in de provincie Polonnaruwa op Sri Lanka. Wickramasinhe en de zijnen, alsmede andere panspermisten worden door de mainstream wetenschappelijke orde weggezet als fantasten, maar nu begint dat te veranderen, door steun uit onverwachte hoek. Het leven blijkt, aldus statistische analyse, veel ouder te zijn dan de aarde. Wickramasinghe zal na decennia van hoon in zijn vuistje lachen.
Teergeur In de vroege avond van 29 december 2012 daalde een vuurbal neer boven de Sri Lankese provincie Polonnaruwa. Hete, gloeiende fragmenten regenden over het platteland en getuigen meldden de sterke geur van teer of asfalt. De lokale politiemacht verzamelde in de dagen daarna verschillende specimens van deze stenen en stuurde ze naar het Sri Lankan Medical Research Institute van het ministerie van Volksgezondheid in de hoofdstad Colombo. Na vastgesteld te hebben dat zich opmerkelijke structuren in de stenen bevonden, stuurden de ambtenaren van het onderzoeksinstituut de monsters naar de onderzoeksgroep van of astrobiologen aan de Cardiff University in Wales voor verdere analyse[1].
Er komen steeds meer aanwijzingen dat het leven van buiten op aarde terecht is gekomen.
‘Overblijfselen uit kometen’
De uitkomsten van deze tests zijn opmerkelijk te noemen. Volgens de mensen van Cardiff bevatten de stenen gefossiliseerde biologische structuren, ingebed in het rotsgesteente. Hun testen wijzen duidelijk uit dat de rotsmonsters niet door aardse micro-organismen zijn vervuild. Jamie Wallis van Cardiff University en zijn teamgenoten ontvingen in totaal 628 steenfragmenten, afkomstig van rijstvelden in het gebied. Slechts drie hiervan waren duidelijk meteorieten. Eén steen bleek een zeer lage dichtheid te hebben van onder de gram per kubieke centimeter (dus minder dicht dan water te zijn). De korst bleek gedeeltelijk gesmolten (gebruikelijk bij meteorieten die door de aardse atmosfeer zijn gereisd), bevatte bijna 4% koolstof en bevatte de nodige teerachtige koolwaterstoffen. Om deze reden denken Wallis en zijn teamgenoten dat de vuurbal een kleine komeet was of onderdeel van een opgebroken komeet.
Algen in kometen?
De meest opmerkelijke bewering is gebaseerd op een elektronenmicroscopische opname van structuren binnen de stenen. Volgens het team-Wallis laat één foto een koolstofrijk, stikstofarm, complex microfossiel zien van ongeveer 100 micrometer doorsnede die gelijkenis vertoont met een groep vrijwel geheel uitgestorven zee-dinoflagellaten (een groep algen). Een ander beeld toont een goed gefossiliseerde flagella (zweepstaart) van 2 micrometer doorsnede en 100 micrometer lengte. Dit wijst er volgens het team op dat de gefossiliseerde alg, waar deze flagella ooit deel van uitmaakte, in een micro-zwaartekrachtsomgeving met lage druk, zoals een komeet, is opgegroeid. Het lage stikstofgehalte wijst op een fossilisatie zeer lang geleden. Wallis and co. noemen het bewijs sterk en overtuigend. “This provides clear and convincing evidence that these obviously ancient remains of extinct marine algae found embedded in the Polonnaruwa meteorite are indigenous to the stones and not the result of post-arrival microbial contaminants,†aldus hun conclusie.
Bliksem
Critici denken dat deze verschijnselen zijn ontstaan door blikseminslag en dat de gesteenten dus een fulguriet vormen. Onzin, aldus Wallis en co. Volgens hen onweerde het in deze periode niet in de provincie Pollonaruwa. Ook zouden de temperaturen bij blikseminslag, rond de 1700 graden, weinig over hebben gelaten van biologische inhoud. Ook lijken de stenen niet op fulgurieten. Om dit dispuut definitief te beslechten zouden fulgurieten onder de elektronenmicroscoop moeten worden gelegd. Helaas kwam zowel het team-Wallis als de critici niet op deze gedachte.
Panspermie nog controversieel
Niettemin is het idee van panspermie veel te visionair voor de wetenschappelijke goegemeente, die om deze reden om nog veel meer bewijzen vraagt. Met de gedachte dat het leven in recordtempo ontstond, enkele tientallen miljoenen jaren vlak nadat de aarde het Late Heavy Bombardment had doorstaan en vervolgens 2 miljard jaar vrijwel stil bleef staan, hebben evolutiebiologen opmerkelijk genoeg minder moeite. Volgens Wallis en zijn team is panspermie, dus een verspreiding van het leven over het gehele zonnestelsel en ver daarbuiten, de meest logische verklaring. “The presence of fossilized biological structures provides compelling evidence in support of the theory of cometary panspermia first proposed over thirty years agoâ€. Een inzicht uit de koker van wijlen Fred Hoyle en teamlid Chandra Wickramasinghe, die beiden graag het wetenschappelijke establishment tegen de schenen schopten.
Terrestriële meteoriet?
Er zijn ook andere verklaringen, zoals die door Visionair.nl al eerder zijn beschreven. Zo kan dit een aardse meteoriet zijn, ontstaan toen de dinododende Chicxulub asteroïde of een van haar vernietigende voorgangers toesloeg en miljarden tonnen aards materiaal de interplanetaire ruimte in lanceerde. Hierop wijst de gelijkenis met de uitgestorven groep dinoflagellaten. Hopelijk was het team zo gis om de isotopenverhouding hierop te checken. Een andere optie is dat de structuren niet biologisch van aard zijn. En uiteraard kan het team ook uit een stel onwetenschappelijke oplichters en fantasten bestaan, de verklaring die zo lijkt het, het meest geliefd is onder de mainstream wetenschap.
Leven waarschijnlijk ouder dan de aarde
Sterk aanvullend bewijs wordt geleverd door statistische analyse. [2] Door Sharov en Gordon is gekeken naar de ontwikkeling van de grootte van het effectieve genoom (totale hoeveelheid DNA) als functie van de tijd. Hierbij bestudeerden ze de ontstaansdatum van de verschillende biologische hoofdgroepen en namen aan dat deze bij het ontstaan gemiddeld evenveel DNA bezitten als hun nakomelingen nu bezitten.
Het leven is onmogelijk complex voor het korte bestaan van de aarde.
Zij ontdekten een exponentieel verband met de tijd. Elke 375 miljoen jaar verdubbelt het gemiddelde genoom van groepen die dan hun oorsprong vinden, in omvang. Zo zijn de eenvoudigste (prokaryote, d.w.z. zonder celkern) bacteriën, waarvan rond de 3,5 miljard jaar geleden de oudste aangetroffen overblijfselen zijn gefossiliseerd, in het bezit van slechts enkele honderden genen. Pas 2,5 miljard jaar later begint de ontwikkeling van eukaryotisch en daarna meercellig leven. Daarna ging het snel: wormen, vissen en uiteindelijk zoogdieren en vogels. Allen met meer actief coderend DNA dan eerdere groepen. De auteurs veronderstellen daarom dat het leven veel ouder is dan de 3,5-3,8 miljard jaar waarvan de oudste sporen zijn aangetroffen.
Hoe kwam het leven op aarde terecht?
Tegenstanders van panspermie wijzen graag op de uitermate onaangename omstandigheden in de interstellaire ruimte, waar harde kosmische straling, vernietigende gammaflitsen en supernova’s weinig heel laten van bacteriën. Door astronomische ontdekkingen van de laatste tien jaar weten we nu dat dit te kort door de bocht is. De interstellaire ruimte wordt doorkruist met door een dikke ijslaag goed tegen gevaarlijke straling beschermde zwerfplaneten en ijsrijke planetoïden. Bacteriën kunnen hierin miljarden jaren overleven. Vooral kometen zijn interessant. Deze zijn zeer bros en vallen gemakkelijk uit elkaar. Bacteriën in een komeet kunnen hierdoor gemakkelijk in de atmosfeer van een planeet vrijkomen en als stofdeeltje neerdwarrelen.
Volgens de auteurs is het echter uitgesloten dat een buitenaardse beschaving de aarde heeft ingezaaid. Hiervoor was het heelal 3,8 miljard jaar geleden nog niet oud genoeg. We zijn daarom volgens het tweetal waarschijnlijk een van de eerste intelligente soorten van dit heelal.
Naar nu blijkt, kunnen niet alleen bacteriën, maar ook beerdiertjes de reis naar een andere planeet overleven. Niet in een ruimteschip, maar als ei, in een stuk rots. Zou het dierlijke leven op aarde terecht zijn gekomen vanuit het heelal?
Het beerdiertje (tardigrade) is een van de taaiste organismen bekend. Beerdiertjes kunnen zelfs een ruimtereis naar Mars aan de buitenkant van een ruimteschip overleven. Bron: Wikimedia Commons/GÄ…siorek P, VonÄina K (2019)
Beerdiertjes: onuitroeibaar en overal
Het Wereldnatuurfonds zal tardigraden, ook bekend als beerdiertjes, niet snel als mascotte kiezen. Het knuffelgehalte van deze kleine diertjes van 0,1 tot anderhalve millimeter groot is namelijk niet erg hoog. Dat is ook niet nodig. In tegenstelling tot de wegkwijnende panda’s, die leven op een eenzijdig dieet van bamboe, komen beerdiertjes overal op aarde in werkelijk enorme aantallen voor. Van zesduizend meter hoog in de Himalaya tot op de bodem van de diepzee, zeker tot onder de 4000 m diepte. Waarschijnlijk komen ze ook in de bijna 11 km diepe Marianentrog voor. Ze kunnen namelijk vele malen de druk daar overleven.
Een liter voedselrijk zoet water bevat al gauw 25 000 van deze kleine achtpotige diertjes, die opvallend genoeg biologisch nog het meeste verwant zijn met (de ook op aarde massaal voorkomende) nematoden, rondwormen. Ze kunnen zowel blootstelling aan temperaturen tot 150 graden als aan het absolute nulpunt overleven. De diertjes bewegen zich waggelend als een soort beer voort (vandaar de naam). Kieskeurig zijn de diertjes ook al niet. Ze eten bacteriën en andere soorten eencelligen. Sommige soorten leven van mos.
Ruimtereizigers als ei
We kennen allemaal horrorfilms zoals de Alien serie, waar een buitenaardse levensvorm als verstekeling als ei meereist en zich op aarde ontpopt als een vraatzuchtige parasiet. De makers van deze film maken het wel heel erg bont. Toch zijn de heel wat onschuldiger beerdiertjes. inderdaad in staat een korte ruimtereis te overleven. In rusttoestand gebrachte tardigraden overleefden op het ISS tien dagen vacuüm, blootstelling aan de felle straling van de zon in de ruimte en de kosmische straling. Tardigraden in rusttoestand kunnen ongeveer duizend maal zoveel straling verdragen als mensen.
Naar nu uit nieuw onderzoek blijkt[1], zijn de eieren van tardigraden nog veel taaier dan de volwassen diertjes zelf. NASA en Japanse astrobiologen ontwierpen drie erg brute tests, die ze loslieten op de eieren van de soort Ramazzottius varieornatus. In een reeks testen, overleefden meer dan 70 procent van de eieren in anhydrobiotische (uitgedroogde, in een speciale slaaptoestand verkerende) eieren temperaturen tot 196 graden onder nul en vijftig graden boven nul. Eieren, blootgesteld aan vacuüm deden het net zo goed als niet-behandelde eieren. Tot slot overleefde meer dan de helft van alle droge eieren rond de 1700 Gray straling, honderd keer de acuut dodelijke dosis voor mensen. Dit gold echter alleen voor droge eieren, niet voor normale eieren. Deze overleefden bijna geen enkele test.
Koloniseerden aardse beerdiertjes Mars of Jupitermaan Europa?
Hoe tardigrade eieren in staat zijn deze extreme omstandigheden te overleven, was bij het uitvoeren van deze studie nog onbekend. In 2021 is er meer bekend. Zo speelt het eiwit Dsup de voornaamste rol, en kregen ook menselijke cellen “superkrachten” als ze van dit eiwit werden voorzien [2].
De auteurs van de studie denken dat de resultaten goed nieuws betekenen voor uitgedroogde beerdiertjes die -bijvoorbeeld na een inslag van een asteroïde- de ruimte in zijn geslingerd. Stel dat enkele heelhuids op de Jupitermaan Europa terechtkomen en dat de merkwaardige rode randen van de ijsplaten door bacteriën worden gevormd, dan kunnen ze daar zelfs uitkomen. Wie weet ontwikkelen zich daaruit wel achtpotige aliens, die zich vele honderden miljoenen jaren later afvragen waar ze vandaan zijn gekomen. Toch niet van die zwaar radioactieve verschroeide klont met die grote maan, waar gebutste satellieten omheen zwerven en alleen beerdiertjes nog kunnen overleven?
Beerdiertjes op aarde
Als we even verder doordenken, hetzelfde kan ook hier op aarde zijn gebeurd. Ongeveer zeshonderd miljoen jaar geleden vond op aarde namelijk de zogeheten Cambrische explosie plaats, waarna massaal fossielen van meercellige dieren opdoken. Van voor die tijd zijn, de raadselachtige Ediacara fossielen daargelaten, alleen eencelligen bekend. We weten dat de aarde al vanaf twee miljard jaar geleden een zuurstofatmosfeer had, dus in principe was er de mogelijkheid voor meercellig dierlijk leven. Waarom dook dat pas 600 miljoen jaar geleden op? Zou een meteoriet met tardigraden of een andere taaie diersoort zijn geland? Geheel uit te sluiten valt het niet. Wie weet stammen wij wel van dergelijke aliens af. Al is dit niet waarschijnlijk. Beerdiertjes lijken namelijk, op grond van hun DNA, op aarde te zijn ontstaan.
Astronomen berekenden hoeveel stukken rots met levend materiaal het maakten tot Mars, Jupitermaan Europa en zelfs tot de nabije rode dwergster Gliese 581. De conclusies waren opmerkelijk.
Chicxulub-asteroïde slingerde biljoenen brokken de ruimte in
Ongeveer 65 miljoen jaar geleden, werd de aarde getroffen door een asteroïde van ongeveer tien kilometer doorsnede en met een massa van boven de duizend miljard ton. De onmiddelijke gevolgen van deze gebeurtenis zijn ondertussen bekend: honderden meters hoge tsunami’s, wereldwijde branden door enorme wolken oververhitte as en, als gevolg, het massaal uitsterven van landdieren, waaronder vrijwel alle dinosauriërs.
Afgelopen jaren hebben astrobiologen ook onderzoek gedaan naar een minder bekend gevolg. De inslag in de vruchtbare ondiepe zee die toen op de plaats lag waar nu Chicxulub ligt, heeft geleid tot het wegschieten van miljarden tonnen rotsen en water vol met aardse micro-organismen. Volgens sommige schatingen kan de inslag zelfs meer materiaal gelanceerd hebben dan de massa van de asteroïde zelf. Wat gebeurde er met al dat materiaal?
Leven op Europa?
Op die vraag is nu een antwoord, dankzij het werk van Tetsuya Hara en zijn collega’s van Kyoto Sangyo Universiteit in Japan. Volgens een artikel dat ze publiceerden op de preprintserver ArXiv is niet alleen verrassend veel aardse rots geland op de maan of Mars, maar zelfs veel verder terecht gekomen. In het bijzonder stelden ze vast hoeveel van het uitgeworpen materiaal terecht kwam op plekken die relatief gastvrij zijn voor aards leven: de Jupitermaan Europa, de Saturnusmaan Enceladus en aardachtige exoplaneten die rond naburige sterren draaien, de spectaculairste mogelijkheid.
Hun resultaten leverden een aantal verrassingen op. Zo berekenden ze dat er bijna evenveel brokken aards gesteente op de verre Jupitermaan Europa terecht zouden zijn gekomen als op de maan; rond de 100 miljoen afzonderlijke aardse stenen, volgens sommige schattingen. De reden: het immense zwaartekrachtsveld van de gasreus Jupiter werkt als een stofzuiger, die een grote hoeveelheid meteorieten richting het Jupiterstelsel zuigt. De stenen raken vervlgens in een omloopbaan, waar ze worden geschept door de manen van Jupiter. Er is alleen een maar bij deze theorie. De hoeveelheid straling vlak bij Jupiter is enorm, door het zeer sterke magnetische veld van de gasreus. De steenbrokken moeten dus relatief snel Europa of Callisto hebben geraakt.
Exo-aarde ingezaaid?
Verreweg de spectaculairste ontdekking bleek dat verrassend veel van het gesteente kon ontsnappen aan het zonnestelsel. Uit eerdere berekeningen bleek al dat meer gesteente wordt weggeslingerd in de interstellaire ruimte dan op alle andere planeten, inclusief de aarde zelf, terechtkomt. Hara en zijn collega’s gaan verder en schatten hoeveel gesteente het tot Gliese 581 heeft gered, een rode dwerg op ongeveer 20 lichtjaar afstand van de aarde, waarvan wordt vermoedt dat er een superaarde aan de rand van de bewoonbare zone omheen draait.
Brokstukken met aards leven, die vrijkwamen bij de Chiocxulub-inslag kunnen het planetenstelsel van Gliese 581 hebben bereikt. bron: ESO
Volgens Hara en zijn team hebben ongeveer duizend Aardse stenen van de Chicxulub inslag deze reis gemaakt, waarbij ze ongeveer een miljoen jaar over de reis deden. Het is uiteraard nog steeds de vraag of de microben deze lange reis, of zelfs de kortere reis naar Europa en Enceladus hebben overleefd. Hebben ze dat wel, dan zouden de eencelligen welig moeten tieren op een superaarde in de bewonbare zone (en zelfs daarbuiten, als onder een dikke ijslaag een oceaan ligt). Een mechanisme dat Hara en zijn groep voorstelden is dat aardse meteorieten zich in een komeet hebben begraven en vervolgens zijn getransporteerd naar een exoplaneet. De aarde is al vele malen eerder geraakt door asteroïden, dus de cumulatieve kans dat in ieder geval één meteoriet het gehaald heeft is groot.
Panspermie
Dit leidt tot een andere interessante vraag: hoe snel konden brokken aarde met levend material (of van een andere planeet met leven) de gehele melkweg inzaaien? Hara en zijn team berekenden dat het ongeveer 1000 miljard jaar voor de steenbrokken zou vergen om de gehele Melkweg door te reizen. Echter: onze melkweg is ‘slechts’ tien miljard jaar oud (en wat dat betreft: het heelal niet veel ouder), dus een enkele inslag kan dit niet hebben verwezenlijkt. Zou het leven echter op 25 verschillende plaatsen zijn ontstaan, 10 miljard jaar geleden, dan zou het leven nu de gehele melkweg vullen. Wat zou betekenen, aldus Hara en zijn team, dat de kans vrijwel één is dat het aardse leven vanuit elders in het Melkwegstelsel komt. Inderdaad blijken de oudste ondubbelzinnige sporen van leven op de aarde 3,4 miljard jaar oud te zijn. Dat is opmerkelijk kort na de afloop van het Late Heavy Bombardment, 3,8 miljard jaar geleden. Ook was LUCA, de aardse cel die de voorouder is van alle bekende cellulaire leven, opmerkelijk compleet.
Lang hebben astronomen meteorieten bestudeerd die afkomstig zijn van de maan of van Mars. Deze kwamen vrij als gevolg van zware inslagen op deze hemellichamen. Uiteraard zijn er op aarde ook dergelijke zware inslagen geweest. Zou de aarde andere planeten hebben ingezaaid met leven? Of zelfs exoplaneten?
Hoeveel overblijfselen van meteorietinslagen op aarde zouden er nu door het zonnestelsel – of nog verder – zwerven? Verschillende astronomen hebben hierop hun simulatieprogramma’s en/of berekeningen op los gelaten en hebben bestudeerd wat er gebeurt als een meteoriet formaat-Chicxulub (de dinosaurusdoder) een regen van aards puin rondstrooit. Wie weet heeft de asteroïde die de dino’s doodde, leven gebracht op een verre wereld.
Hun voorlopige conclusie tot nu toe: het is relatief gemakkelijk voor brokstukken van de aarde om de maan of de binnenplaneet Venus (of de mogelijk waterijs bevattende polen van Mercurius) te bereiken. Volgens hun berekeningen zal echter maar weinig Chicxulub-puin op Mars of nog verder het zonnestelsel in terecht zijn gekomen omdat zowel de zwaartekracht van de aarde als van de zon overwonnen moet worden.
Zou de enorme inslag die de dinosauriërs wegvaagde ook het aardse leven naar andere planeten of zelfs zonnestelsels hebben verspreid?
Deeltjes veel verder verspreid dan tot nu toe gedacht
Mauricio Reyes-Ruiz van de Universidad Nacional Autonoma de Mexico en enkele collega’s hebben nu de grootste computersimulatie ooit van de gevolgen van een inslag op aarde uitgevoerd. Meer dan tienduizend testdeeltjes worden vanaf de aarde in de rest van het zonnestelsel rondgestrooid. Ze hebben de simulatie vijf keer herhaald, steeds met hogere impactsnelheden van de asteroïde.
Met verrassende uitkomsten.
Zo blijken er ongeveer honderd maal meer deeltjes op Mars terecht te komen dan tot nu toe gedacht. En de grootste verrassing: bij hoge snelheden is de kans dat de deeltjes op Jupiter terecht komen veel groter dan op Mars. En, zoals bekend, heeft Jupiter enkele ijsmanen met een oceaan onder een kilometers dikke laag ijs. De gedachte is adembenemend. Zouden aardse bacteriën de oversteek naar de gastvrije oceanen van Europa gemaakt kunnen hebben? Dit laatste hebben de Mexicanen onderzocht. Ze hebben de simulatie tot 30 000 jaar na de inslag voortgezet – volgens veel astrobiologen de maximale tijd dat aardse levensvormen in de ruimte kunnen overleven.
Er is alleen één maar. Er is alleen bekend hoeveel deeltjes Jupiter bereikt hebben. Niet hoeveel brokstukken de ijsrijke manen Ganymedes, Callisto of Europa hebben bereikt. Overigens zouden bepaalde bacteriën het mogelijk ook op Jupiter zelf kunnen uithouden. Jupiter kent atmosferische lagen waarin waterdruppeltjes voorkomen en op aarde zijn bacteriesoorten bekend die hun leven in de wolken doorbrengen. Vooral als een poreus, weinig massief brokstuk op de gasreus zou belanden zou het in kleine stukjes uit elkaar kunnen vallen en zo de gasreus kunnen inzaaien.
‘Aards leven onderweg naar de sterren’
En hierna – letterlijk- de grootste verrassing. Naar blijkt, verlaat een groot deel van alle deeltjes het zonnestelsel geheel. meer deeltjes komen in de interstellaire ruimte terecht dan op alle planeten gezamenlijk, inclusief de aarde zelf. Als zeer taaie organismen als bacteriën of beerdiertjes de onbarmhartige omstandigheden -denk aan de sterke straling – in de interstellaire ruimte langer kunnen verdragen dan astrobiologen denken, zou het leven op aarde zelfs onderweg kunnen zijn naar andere sterren. Al eerder hebben wetenschappers het idee geopperd om een grote wolk met bacteriën gevulde microruimtescheepjes richting sterren te sturen om zo, als we de aarde door een of andere stommiteit opblazen, we in ieder geval andere, intelligentere wezens laten ontstaan die niet zo stom zijn als wij. Wie weet is Moeder Natuur ons wel voor geweest en is het backup-plan voor het leven nu in volle gang.
Of, mutatis mutandis, uiteraard: het leven op aarde afkomstig kunnen zijn van andere zonnestelsels dan dat van ons. Het heelal is meer dan dertien miljard jaar oud. Onze aarde is 4,6 miljard jaar oud. Uit astronomische waarnemingen is bekend dat zelfs in sommige zeer jonge melkwegstelsels al grote hoeveelheden water, alsmede koolstof, zuurstof, stikstof en dergelijke voorkwamen – noodzakelijk om leven te doen ontstaan.
De ruimte zou wel eens heel wat minder doods kunnen zijn dan deze lijkt.
Mensen op reis naar een andere ster sturen is lastig. De afstanden zijn werkelijk enorm, ter vergelijking: de dichtstbijzijnde ster, Alfa Centauri, staat ongeveer 266 000 maal zo ver van ons af als de zon. Dus laten we bacteriën op pad sturen om het leven een handje te helpen, stellen sommigen. Geniaal of een stommiteit van werkelijk kosmische omvang?
De wieg van het leven is in gevaar
De aarde, daar zijn we zo langzamerhand wel achter, is een gevaarlijke plaats. Nog niet zo heel lang geleden in kosmische termen, ongeveer 66 miljoen jaar geleden, vaagde een asteroïde vrijwel alle dinosauriërs weg. Zelfs al slaagt de aarde er in dergelijke kosmische rampen te voorkomen, zelfs dan heeft de aarde niet het eeuwige leven.
De zon ziet er in de verre toekomst ongeveer zo uit. Voor die tijd kunnen we maar beter maken dat we wegkomen.
Over een tot twee miljard jaar wordt deze planeet drooggekookt en verandert ze in een tweede Venus. Zelfs de taaiste organismen, zoals rotsbacteriën, zullen dan weg worden gevaagd. Als de zon na nog eens vijf miljard jaar opzwelt tot rode reus, zal ze de geblakerde aarde opslokken. Kortom: willen we dat de mensheid, of iets minder chauvinistisch, het aardse leven overleeft, dan moeten we op tijd vertrekken uit het zonnestelsel. In ieder geval tussen nu en vijf miljard jaar in de toekomst.
Eencellige astronauten
Bacteriën zijn weinig veeleisend. Ze zijn uiterst licht – een uitgesproken voordeel als hoge snelheden bereikt moeten worden -, kunnen als spore in schijndood gaan, zijn bestand tegen hoge doses straling en zijn vaak veel minder kieskeurig dan mensen als het om voedingsbronnen gaat.
Over tweehonderd miljoen jaar ontwikkelt zich op een supercontinent een enorme woestijn, denken sommigen.
Een ruimteschip voor een bacterie, fervente SF-griezelfilm kijkers weten het, hoeft niet groter te zijn dan een paardenbloemzaadje. Je versnelt ze met een laser en in enkele tienduizenden tot honderdduizenden jaren bereiken ze een naburig zonnestelsel of gaswolk.
De filosofie van de bedenkers van dit plan, Michael Mautner en anderen van de Panspermia Society, is dat als maar enorme aantallen van deze micro-ruimteschepjes worden gelanceerd – je praat dan over vele miljarden – er enkele terecht zullen komen op het oppervlak van een exoplaneet of -wanneer ze op een protoplanetaire stofwolk worden gericht – in een leefbare omgeving op een toekomstige planeet. Hopelijk zullen ze zich dan ontwikkelen tot wezens die net zo slim zijn als de bedenker van dit plan. Pers slot van rekening is dat op aarde ook gebeurd: onze verre voorouders waren eencelligen. Carl Sagan suggereerde in 1966 dat mogelijk een buitenaards ras de aarde miljarden jaren geleden heeft ingezaaid. Dit zou verklaren waarop er zo kort na het ontstaan van de aarde leven ontstond.
Invasie uit outer space
Uiteraard zullen we op tijd weg moeten zijn van onze knusse, doch onveilige aardkloot. En beter dat de aardse biosfeer als bacterie voortleeft, dan dat de kosmos levenloos achter blijft als een welgemikte gammaflits, uit de hand gelopen kernoorlog of rampzalige wetenschappelijke proef onze planeet verandert in Ground Zero. De vraag is alleen of het zo slim is dat door middel van eencelligen te doen. Het heeft per slot van rekening meer dan vier miljard jaar geduurd voor zich uit eencelligen een denkend wezen ontwikkelde (tenzij één van de natuurrampen uit het verleden het gevolg was van een dino-kernoorlog). Kortom: we doen dan heel veel mopeite om iets te verspreiden wat hoogstwaarschijnlijk niet verder zal komen dan een plasje slijm.
Omgekeerd: als het leven minder zeldzaam is dan Mautner denkt, dan zullen intelligente aliens ongeveer net zo blij zijn met ons genereuze bacteriebombardement als de indianen met het pokkenvirus. Misschien komen ze dan op de gedachte deze biospammers een leuke zichzelf vermenigvuldigende nanobot op het lijf te sturen om ons naar steentijdniveau terug te brengen. Bij wijze van verzekeringspolis, zeg maar, om zo van toekomstige kadootjes verschoond te blijven. Ook zullen deze bacteriën muteren tot vormen die wellicht gevaarlijk zijn voor toekomstige menselijke kolonisten. Dan liever maar even wachten tot we een echt goed vervoermiddel hebben naar verre sterren voor mensen of andere denkende wezens. Het goede nieuws: we hebben een paar miljard jaar de tijd om dat te verzinnen.
