Život vo vodíkovom svete

Hľadanie mimozemského života pomocou plynných biosignatúr v atmosfére exoplanét naberá na obrátkach vďaka schopnostiam nových teleskopov. K hľadaniu života na exoplanétach by sme však nemali pristupovať z obmedzeného pohľadu pozemšťanov. Ak by sme sa zamerali iba na planéty s atmosférou podobnou našej, mohlo by sa stať, že prehliadneme organizmy, ktoré existujú vo veľmi exotických podmienkach, napríklad na exoplanétach s atmosférami, v ktorých dominuje molekulárny vodík (H₂). Keďže vodík je veľmi ľahký plyn, atmosférický obal takejto planéty by bol podstatne väčší ako v prípade atmosféry pozostávajúcej primárne z dusíka či kyslíka. Exoplanéty s vodíkovou atmosférou možno preto potenciálne veľmi dobre detegovať a pozorovať výkonnými teleskopmi budúcej generácie. Dokážu tam však prežiť živé organizmy?

Odpoveď priniesol tím vedcov z Massachusettskej techniky (MIT), ktorý v laboratóriu skúmal vplyv atmosféry pozostávajúcej zo 100 % H₂ na mikroorganizmy. Na experiment použili dva druhy klasických modelových organizmov – baktériu Escherichia coli a pivnú kvasinku (Saccharomyces cerevisiae). Oba dokázali prežiť, a dokonca sa aj rozmnožovať, pričom E. coli bola úspešnejšia. Pivná kvasinka v anaeróbnej atmosfére nedokáže syntetizovať niektoré dôležité metabolity, keďže na ich biosyntézu potrebuje kyslíkový substrát. Rast kvasinkovej kultúry vo vodíkovej atmosfére bol asi trikrát pomalší v porovnaní s aeróbnym médiom. Z výskumu vyplynulo, že aj organizmy, ktoré za normálnych okolností vo vodíkovej atmosfére nežijú, môžu v takomto prostredí fungovať s rôznou mierou úspechu.

Na Zemi existujú podzemné mikrohabitaty, v ktorých dominuje vodík a ktoré sú domovom mikroorganizmov, napríklad baktérií a archeónov. O eukaryontoch v tomto prostredí zatiaľ nevieme, pokus s kvasinkami ale dokazuje, že v princípe je eukaryotický život vo vodíkovej atmosfére možný. Ak teda na nejakej exoplanéte s vodíkovou atmosférou život existuje, ako to zistíme? Ako možné biosignatúry indikujúce jeho prítomnosť sa ponúkajú plyny produkované E. coli. Tá syntetizuje široké spektrum prchavých zlúčenín s odlišnými spektrálnymi charakteristikami vrátane amoniaku, dimetylsulfidu, karbonylsulfidu, oxidu dusného či izoprénu, ktoré sa už ako potenciálne biosignatúry skúmali. Na vodíkových planétach by teoreticky mohol existovať život, a to nielen vo forme jednoduchších prokaryontov, ale aj na podstatne komplexnejšej, eukaryotickej úrovni.

Seager S. et al.: Nature Astronomy, 2020, DOI: 10.1038/s41550-020-1069-4