Являются ли вирусы новой границей для астробиологии?

Апр 12, 2018 Леонид Гляделов

Новости космоса:
Они являются наиболее распространенной формой жизни на Земле, но вирусы - или их семяподобное бездействующее состояние, известные как вирионы - являются маркерами в поисках жизни на других планетах. Теперь одна группа ученых настаивает на том, чтобы астробиологи стали более серьезно относиться к поиску вирусов за пределами Земли.

В текущей стратегии астробиологии НАСА вирусы упоминаются шесть раз на своих 250 страницах, пишут авторы недавней статьи «Астровирология: вирусы в целом во Вселенной». Они призывают к изучению вирусов, которые должны быть включены в внеземные научные миссии и астробиологические исследования дома, и иметь контрольный список действий, необходимых для размещения вирусов на межпланетной карте.

Подробнее:

«Вирусы являются неотъемлемой частью жизни на Земле, как мы ее знаем», - говорит Клен Стедман, вирусолог из Центра жизни в Экстремальной среде в Портлендском государственном университете и соавтор доклада. Если мы собираемся думать о жизни на ранней Земле или о древней или текущей жизни на других планетах, мы должны думать о вирусах, говорит он.

Прошло уже более века, так как ученые обнаружили первый вирус, и на протяжении десятилетий он был известен просто как «очень маленький болезнетворный агент». Нобелевский лауреат сэр Питер Медавар даже назвал их «кусочком плохих новостей, завернутых в белок», - пишет Стедман и его коллеги.

Их нынешнее определение более сложное и менее обманчивое: вирусы представляют собой сущности, чей геном реплицируется внутри живых клеток и способны переносить этот вирусный геном на другие клетки. Как следует из этого определения, вирусы составляют весь цикл воспроизведения - и им нужны другие живые клетки для воспроизведения. Вирионы, с другой стороны, являются вирусными семенами, которые могут стать вирусами, если они происходят на совместимых живых клетках, в которых можно копировать. На Земле вирионы и вирусы идут рука об руку с жизнью, и если мы найдем первое на других планетах, они могут указать на клеточную жизнь, когда-то существовавшую на них.

На Земле вирусы, как полагают, превосходят клеточные формы жизни в 10 раз. И наша планета изобилует вирионами. На самом деле чайная ложка морской воды может содержать до 50 миллионов вирионов.

«Имеет смысл искать вещи, которые, вероятно, будут самыми распространенными», - говорит Стедман, который также возглавляет группу «Фокус-вирус» в Институте астробиологии НАСА. «Если бы инопланетный интеллект пришел на Землю, ища жизнь, они, вероятно, получили бы образец морской воды, наполненной вирионами. Внеземная жизнь пришла бы к выводу, что Земля населена вирионами».

Тем не менее, в настоящее время нет внеземных миссий, планирующих охотиться за вирионами в водяных плюмах на Луне Юпитера или других патенциально обитаемых мирах.

«Астровирология не больше и не меньше, чем астробиология», - говорит Дон Коуэн, директор Центра микробной экологии и геномики в Университете Претории. «Нет причин, по которым астровирология не следует рассматривать с тем же акцентом, что и «прокариот» (т.е. бактериальная) астробиология, особенно потому, что урок из биологии Земли заключается в том, что каждый известный организм имеет одного или (иногда много) вирусных паразитов».

По словам Стедмана, одной из причин отсутствия астровизологии в программах космической науки является то, что вирусологи не обращались к астробиологам и не выдвигали дело на охоту за вирионами. Еще одна важная причина - технические: вирионы крошечные (диаметром от 20 нанометров до более одного микрометра), поэтому ученым нужны просвечивающие электронные микроскопы, чтобы увидеть их уникальные и разнообразные формы.

«Хотя это может быть и нелегко на Земле, маловероятно, что в обозримом будущем на космический аппарат будет передаваться электронный микроскоп», - отмечают авторы.

Это была одна из целей авторов в написании своей статьи - стимулировать разработку и тестирование технологий, которые ученые могли бы использовать в отдаленных местах для обнаружения вирионов.

«Нам нужно искать биосигналы, и морфологии этих вирионов чрезвычайно отличительны», - говорит Стедман.

Однако еще одна задача - найти способ поиска неизвестных вирионов. «Мы должны быть осторожны, пытаясь найти геномы вещей, которые мы не знаем, - говорит Стедман. Хотя существуют методы идентификации известных вирусов, таких как высокопроизводительное секвенирование или микрочипы с высокой плотностью, выявление действительно новых вирионов может создать проблему, пишут авторы.

Ученые могут охотиться за внеземными клеточными формами жизни, такими как бактерии или более сложная жизнь, путем поиска определенных химических веществ на планете или в ее атмосфере, но вирионы не создают побочных продуктов, таких как метан или кислород. Но, по мнению авторов, если вирусы когда-то зародили жизнь на других планетах, возможно, эти вирусы изменили метаболизм организма хозяина, и это можно было бы обнаружить с Земли на расстоянии. Одна из возможностей заключается в том, что химические побочные продукты организмов-хозяев могут несколько отличаться от тех, которые не были инфицированы вирусами. Если это так, это может быть прокси для обнаружения клеточной жизни и вирусов.

В краткосрочной перспективе предполагают, что среди прочего исследователи должны найти отличительные вирусные биосигналы; рассмотреть эксперименты по обнаружению вирусов для Европы и Энцелада; и включают в себя модели вирусов в наших моделях для древних океанов и других планет.

Тем не менее, Стедман говорит, что даже если бы не было вирионов на других планетах, это было бы важным открытием. «Если мы найдем где-то еще, где живые клетки не имеют связанных с ними вирусов, тогда это будет что-то очень отличное от Земли и очень интересное».