W przyszłym roku przedstawiciele 10 ziemskich gatunków mają wyruszyć w odyseję kosmiczną, by sprawdzić, czy uda im się skolonizować inną planetę. Wśród wybrańców jest tylko jeden zwierzak – tyleż urodziwy, co perwersyjny.
Tragedia ta najlepiej uświadamia, że stworzenia urodzone na Ziemi nie są w stanie przeżyć poza bezpiecznym kokonem atmosfery. W końcu nasze życie oparte jest na wodzie, a ta wysycha w kontakcie z próżnią. Nawet gdyby ciśnienie w kosmosie było takie jak na Ziemi, to roi się tam jeszcze od innych zabójczych atrakcji. Hula słoneczny wiatr, pali promieniowanie UV i mrozi niewyobrażalna temperatura bliska zeru absolutnemu.
Nie ma nawet co próbować wędrówek w kosmosie bez statku lub skafandra – to twierdzenie wydaje się logiczne. Ale postęp ludzkości to stałe przekraczanie granic niemożności. Niektórzy naukowcy zaczęli się więc zastanawiać: czy w najbardziej ekstremalnych środowiskach Ziemi nie znajdzie się ani jedno odporniejsze zwierzę? A gdyby spróbować wysłać w kosmos te przystosowane do kolosalnego ciśnienia na dnie podwodnych rowów tektonicznych, do mrozów Antarktydy i Syberii, do wrzątku, do braku tlenu, do rozrzedzonej atmosfery górskich szczytów itd. – może jakieś by przeżyło?
Tak narodziły się plany eksperymentu. W roku 2011 na marsjański księżyc Fobos ma zostać wysłana rosyjska sonda. Jej głównym celem jest pobranie próbek gruntu i przywiezienie ich na Ziemię, ale znajdzie się w niej także miejsce na kapsułę, w której warunki będą przypominały te panujące w meteorycie. Trafią do niej przedstawiciele czterech gatunków bakterii, trzy archeony, drożdże (te, które w formie wysuszonej na wiórek kupujemy w sklepie, kiedy przyjdzie nam ochota na ciasto), rzodkiewnik pospolity (botaniczny odpowiednik myszy i muszek owocowych w badaniach genomu) oraz jedno zwierzę – największy twardziel na Ziemi.
Wodne misie wokół nas
We wrześniu 2007 roku, 34 lata po tragedii Sojuza 11, zespół badaczy pod kierunkiem Ingemara Jönssona ze szwedzkiego Högskolan Kristianstad umieścił w satelicie Europejskiej Agencji Kosmicznej 3 tys. zwierząt dwóch gatunków. Przez 12 dni bohaterskie stworzenia krążyły po orbicie niemal całkowicie odsłonięte. A gdy wylądowały na Ziemi i dostały kilka kropli wody, nie tylko okazały się żwawe, ale także chętne i zdolne do rozmnażania! Co to za cudaki? Niesporczaki!
Gołym okiem nie da się ich zobaczyć, bo niewiele z około tysiąca gatunków opisanych do tej pory przekracza milimetr długości. Wystarczy jednak włożyć pod mikroskop odrobinę wilgotnego mchu, kawałek ściółki spomiędzy opadłych liści, fragmenty roślin ze stawu lub po prostu wilgotną grudkę gleby z grządki, żeby ujrzeć stworzenia tak słodkie, że nawet w podręcznikach akademickich figurują także pod drugą nazwą: „wodne misie” (ang. water bears).
Można je spotkać również w Polsce. Większość zadowala się cieniutką warstwą wilgoci pokrywającej mchy i porosty. Niektóre mieszkają w jeziorach do głębokości 20 metrów. Najchętniej jednak wałęsają się wśród trzcin i oczeretów. Tam na powierzchni 10 centymetrów kwadratowych można naliczyć kilkadziesiąt, a czasem nawet kilkaset stworków gramolących się bezładnie po zwałowiskach trzcin, nitkach glonów, wśród roślinnych i zwierzęcych strzępów.
Ja widziałam je na odłamku trzciny z mazurskiego jeziora – naprawdę wyglądały jak niedźwiadki na pniu drzewa. Ich ruchy były powolne, trochę niezdarne. Czasem spadały z rośliny, po której wędrowały. Kiedy indziej zatrzymywały się na dłużej – godzinkę lub dwie.
Seks podczas zmiany ubrania
Od tempa marszu wzięła się ich łacińska nazwa – Tardigrada czyli wolnochody (tardus – powolny, gradi – iść, postępować). Zresztą po porządnym zbadaniu okazało się, że kiedy wstąpi w nie energia – np. głód zachęci je do polowania – niesporczaki nie poruszają się wcale aż tak ślamazarnie. Naukowcy z dwóch niemieckich uniwersytetów po- łożonych w Stuttgarcie przed kilkoma miesiącami opublikowali wyniki zapisu tempa wędrówek 32 małych piechurów. Okazało się, że potrafią poruszać się z prędkością ponad 11 cm/godz. Niezauważalnie? W ciągu godziny pokonują 1166 długości swojego ciała – to tak, jakby człowiek szedł z prędkością 2 km/godz., więc nie tak źle. W wykonaniu niesporczaków to raczej galop na czterech parach klockowatych łapek zakończonych parą pazurków lub przylg.
Ich pyszczki pokryte są szczecinkami i brodawkami czuciowymi, a niektóre gatunki mają nawet parę oczu. Zamiast kłów z paszczy wysuwają się wapienne sztyleciki – służą do nakłuwania roślin lub zwierzęcych ofiar i wysysania z nich soków. Miśki, które żywią się żywymi bakteriami, pierwotniakami czy wrotkami można uznać za rodzaj mikroskopijnych wampirów. Te, które wolą obumarłe szczątki, to jakby ghule. I to wcale nie koniec perwersji z krainy mchu i paproci.
Ciało niesporczaków pokryte jest delikatnym oskórkiem, który na grzbiecie i po bokach ma zgrubienia w postaci kolców lub płytek. „Ubranie” nie rośnie wraz z właścicielem, więc od czasu do czasu musi być zmieniane. Pod starym oskórkiem zwierzę wytwarza większy, pomarszczony, który rozprostuje się dopiero po wyjściu niesporczaka ze starego odzienia – tzw. wylinki. Zanim zaś z niej wyjdzie, wygląda jakby siedział w swej nadmuchanej karykaturze. I to najbardziej podnieca niektóre samce – wykorzystują czas zmiany oskórka do zalotów. Dopadłszy samicy wciskają nasienie w przestrzeń pomiędzy dwoma oskórkami. Partnerka wkrótce opuszcza wylinkę, zostawiwszy w niej jaja. Następuje zapłodnienie, a pusty oskórek staje się dziecięcą kołyską.
Niektóre wodne niedźwiadki być może uznają tę metodę za zbyt wyuzdaną, bo składają jaja wprost do wody. A są i takie, które w ogóle pozbyły się samców i rozmnażają się dzieworodnie. Co do jaj, te też są niezwyczajne, bo ich osłonki bywają pokryte rozmaitymi wyrostkami i wyglądają jak kuliste rzeźby.
Zniosą próżnię, zniosą UV…
Ale najbardziej niezwykłą cechą niesporczaków jest odporność na wysychanie. Kiedy zaczyna brakować wody, miśki wciągają „łapki”, kurczą się, otorbiają i przechodzą w stan życia utajonego – kryptobiozy. Nie jedzą, nie czują i nie mnożą się. Jest im wszystko jedno. Można je wrzucać do wrzącego alkoholu (150 st. C), traktować mrozem ciekłego helu (minus 273 st. C), wystawiać na ciśnienie 6 tys. atmosfer, zanurzać w kwasie. Niesporczaki znoszą ze spokojem wszystkie pomysły uczonych. Przeżyją w czystym wodorze, azocie, a nawet w smrodliwym, duszącym siarkowodorze. Gotowe są czekać kilkadziesiąt lat, aż ich otoczenie zmieni się na lepsze lub naukowcy dadzą za wygraną. Potem wystarczy kropla czystej wody, by powróciły do normalnego życia.
Co ciekawe, ich zegar biologiczny przestaje tykać, gdy organizm jest w uśpieniu, co sprawia, że miśki – jak śpiące królewny – nie starzeją się. Skojarzenie z bajką jest tym bardziej uzasadnione, że wśród naukowców krąży legenda, iż kilka niesporczaków „przespało” na muzealnym eksponacie – wysuszonym poroście – 120 lat. Po tym czasie ktoś zdjął roślinę z muzealnej półki i zwilżył ją wodą. Miśki napęczniały i szybko nabrały życia.
Na taką właśnie reakcję liczył Ingemar Jönsson wysyłając w kosmos dwa gatunki: Richtersius coronifer i Milnesium tardigradum. Oczywiście wcześniej zadbał o ich wysuszenie. Zwierzakom przydzielono dwie role. Jedne musiały znieść próżnię kosmiczną i promieniowanie kosmiczne, ale filtry chroniły je przed promieniowaniem ultrafioletowym. Pozostałe zostały wystawione dodatkowo na promieniowanie UV, ale znów podzielono je na dwie grupy. Jedną miało smażyć całe spektrum ultrafioletu (długość fali 116,5–400 nm), drugą – to, które przebija się przez atmosferę ziemską. Promieniowanie UV Słońca przesiane przez atmosferę i zażywane w umiarze daje piękną opaleniznę, ale w kosmicznych dawkach z miejsca niszczy strukturę białek i DNA.
Składa się ono z trzech pasm promieniowania A, B i C. Najgroźniejsze UVC (długość fali 100–280 nm), jest całkowicie zatrzymywane przez atmosferę. Umiemy je wytwarzać i wykorzystywać ego zabójcze działanie do sterylizacji np. sal i korytarzy szpitalnych. UVB (długość fali 280–315 nm) – częściowo zatrzymywane przez atmosferę – odpowiada za produkcję witaminy D w organizmach zwierząt i ludzi, ale także wywołuje złośliwe nowotwory skóry. Najmniej szkodliwe UVA (długość fali 315–400 nm ) – stanowi 97 proc. ultrafioletu trafiającego na powierzchnię Ziemi; przyspiesza starzenie skóry, może wywoływać zaćmę.
Jak pełne spektrum wpływa na śpiące misie? Większość zabija. Zaledwie garstka napromieniowanych niesporczaków Milnesium tardigradum obudziła się po powrocie na Ziemię, ale wszystkie kilka dni później już nie żyły. Spośród grupy wystawionej na kosmiczne dawki UVA i UVB obudziła się ponad połowa, ale przeżyło 12 proc. Co ważniejsze, zaczęły się rozmnażać. Nie trzeba było zachęty do seksu, bo to gatunek dzieworodny, od at rozmnażany w laboratoriach bez udziału samców. Liczba jaj okazała się mniejsza niż zwykle.
Dobra wiadomość jest jednak taka, że przecież zwierzęta wędrujące w przestrzeni kosmicznej z łatwością mogą uniknąć ultrafioletu. Wystarczy, że schowają się w głębszych warstwach meteoroidu. I taką właśnie próbę reprezentują wszystkie te niesporczaki, które zostały uchronione przed słonecznym UV. Poradziły sobie świetnie – obudził się dokładnie taki sam procent jak wśród próbki przechowywanej w zwykłych ziemskich warunkach.
Liga małych twardzieli
Ale niesporczaki nie są jedynymi zwierzętami zdolnymi do utajonego życia w suszy. Potrafią to też wrotki, nicienie i jaja skorupiaka zwanego solowcem (Artemia salina). Wszystkie te stworzenia, gdy zaczyna brakować wody, przechodzą w stan uśpienia (anhydrobiozy) – jak wodne misie. Pierwszym człowiekiem, który opisał to zjawisko, był Antonie van Leeuwenhoek, holenderski przedsiębiorca i przyrodnik żyjący na przełomie XVII i XVIII w. Najpierw sprzedawał cenne tkaniny, do których badania jakości przydawały się szkła powiększające i mikroskopy, potem skoncentrował się na udoskonalaniu i produkcji samych mikroskopów. I korzystał z nich w przyrodniczych poszukiwaniach. Wpadł na pomysł, żeby pod szkiełko położyć żywe komórki i przyjrzeć się im bliżej. Jako pierwszy obserwował plemniki ludzkie, komórki krwi i mikroorganizmy. 9 lutego 1702 r. w liście do Hendrika van Bleyswijk opisywał, jak to zeskrobał odrobinę suchego pyłu z rynny, umieścił go w probówce, zalał wodą, a po godzinie roiło się w niej od niewielkich stworzonek pełzających i pływających.
Istotami, które van Leeuwenhoek obserwował, a potem opisał, były wrotki – najmniejsze zwierzęta wielokomórkowe. Niektóre są drobniejsze nawet od pierwotniaków, ale zdarzają się też olbrzymy mierzące kilka milimetrów. Mają tzw. aparat wrotny złożony z jednego, dwóch lub więcej okółków rzęsków służących do poruszania się i naganiania przysmaków do żarłocznej gęby. Liczba komórek składających się na ciało dorosłego wrotka jest stała. Np. Hydatina senta zbudowany jest z 959 komórek, z których 80 przypada na układ pokarmowy, a 14 na narządy wydalnicze.
Sądząc z rysunku van Leeuwenhoeka wysłanego do Angielskiego Towarzystwa Królewskiego, wrotki z rynny należały do rodziny Philodinidae znanej z tego, że rozmnaża się stale bez udziału samców, podczas gdy inne rodziny mają samce, choć nie zawsze są one wykorzystywane w każdym cyklu rozrodczym. W przesyłce znalazły się też zasuszone okazy, jednak próba ich ożywienia po z górą 300 latach nie powiodła się. Najdłuższa potwierdzona naukowo drzemka suchego wrotka zakończona przebudzeniem trwała dziewięć lat.
Ale inne gatunki wypadają lepiej. Nicień Filenchus polyhypnus zaplątany w herbarium i skręcony w typową dla stanu anhydrobiozy sprężynkę został ożywiony po 39 latach od umieszczenia w zbiorach. Po kilku dekadach rozwinęły się też wrzucone do wody jaja solowca. Czy to znaczy, że uśpione zwierzaki mają jakiś termin ważności? Być może tak. Ale też do końca nie wiadomo jak długi. Żywe istoty już nieraz zadziwiły naukowców.
Nasionko lotosu wykiełkowało po tysiącu lat, a do naukowych czasopism regularnie trafiają doniesienia o ożywieniu bakterii sprzed 250 mln lat (nawiasem mówiąc, równie często są one podważane). Wrotki zresztą może nie budzą podziwu długością snu, ale ich odporność jest równie zadziwiająca jak niesporczaków. Znoszą mrożenie do kilku stopni powyżej absolutnego zera, podgrzewanie do 151 st. C, ciśnienie 6 tys. atmosfer i promieniowanie jonizujące.
Wiemy więc, że zwierzęta potrafią radzić sobie z niesprzyjającymi warunkami, ale nadal nie znamy granicy ich możliwości. A to otwiera furtkę do spekulacji. Kosmiczne eksperymenty zaś szczególnie dobrze wpisują się w teorie panspermii. Jej twórcą był pracujący na przełomie XIX i XX w. szwedzki chemik i fizyk Svante August Arrhenius, który uważał, że życie nie narodziło się na Ziemi, ale przybyło na naszą planetę z kosmosu, w meteorycie. Ten kosmiczny materiał genetyczny „zapłodnił” stygnącą planetę, a dopiero potem ewolucja potoczyła się tu własnym torem.
Ale nawet jeśli życie powstało spontanicznie tu, na Ziemi, niektórzy uczeni uważają, że nie powinniśmy pozwolić mu umrzeć wraz ze śmiercią Słońca. Trzeba wysłać w kosmos choć część unikatowych osiągnięć ziemskiej ewolucji. Dzięki doświadczeniom wiemy, jakie zwierzęta mogłyby tę podróż przeżyć. Tylko czy naprawdę powinniśmy „zapładniać” wszechświat?