Gli estremofili sono la chiave per capire se esiste la vita aliena?
Gli organismi estremofili si sono adattati a vivere in zone dove non ci aspetteremmo di trovare vita, ottimi candidati per essere trovati su altri pianeti!
La ricerca della vita al di fuori dal pianeta Terra ci ossessiona e ci condiziona. A volte ci suggestiona, al punto da farci vedere oggetti volanti in cielo, o di credere a storie di incontri che sarebbero già avvenuti tra la nostra specie e qualche altra forma di vita intelligente. D'altra parte come biasimarci? Vorremmo credere con tutte le nostre forze che non siamo l'unica specie intelligente nell'intero universo, che ci sia qualcun altro con cui condividere la strana esperienza dell'esistenza. Purtroppo, per varie ragioni che approfondiremo in occasioni diverse da questa, la ricerca della vita si occupa solo in piccola parte di trovarne forme intelligenti.
Qual è la probabilità di trovare una "vita qualsiasi"?
Non siamo sicuri che la vita si possa generare spontaneamente. Immaginiamo ad esempio un pianeta come la Terra, con tutte le condizioni favorevoli ad ospitare esseri viventi: che probabilità avranno di svilupparsi? Di creare tutti gli elementi essenziali, magari tutti in un colpo solo, o uno per volta, e poi mantenerli nel tempo e combinarli? Per far nascere cosa, una cellula? Insomma, è strano a pensarci. Ci sono ottimisti, pessimisti e varie sfumature di entrambi. C'è chi pensa che la probabilità sia 1 (100%), e in tali teorie la vita è definita come un imperativo cosmico, che è certamente una bella definizione: se ci sono le possibilità per la vita, questa si sviluppa sempre. C'è chi pensa invece che la probabilità sia infinitesimale, indipendentemente dalle caratteristiche di un ipotetico pianeta, talmente piccola che la vita si è potuta sviluppare (per un caso estremamente fortuito) soltanto sulla Terra: saremmo quindi una delta di Dirac nell'universo delle possibilità dell'esistenza della vita.
Ecco perchè è importante trovare anche solo una piccola forma di vita fuori dal nostro pianeta: se esiste in un posto poco ospitale come Venere, Marte, Titano o altri luoghi plausibili in cui la stiamo cercando, questa sarebbe la prova del fatto che i pessimisti hanno torto, non siamo una delta di Dirac, ma solo una delle tante possibilità. Per quanto ne sappiamo, se esiste vita su Venere, esiste probabilmente vita in tutta la galassia.
Che vita è una "vita qualsiasi"?
Una domanda tutt'altro che banale, ma possiamo farci un'idea in merito osservando quella che è la storia della vita sulla Terra. La Terra ha circa cinque miliardi di anni e la vita è comparsa in un periodo che va dai 4.4 ai 3.5 miliardi di anni fa sotto forma di... non lo sappiamo. Abbiamo molte teorie e nessuna certezza su come si sia generata la vita sulla Terra, che è il motivo per cui non sappiamo quanto sia probabile che si generi altrove. Ma il punto è che sulla Terra la vita è presente e, da qualsiasi forma sia partita, si è presto evoluta in una forma arcaica di batterio.
Si pensa che il primo organismo pluricellulare sia nato tra i 600 milioni e un miliardo di anni fa, mentre la conquista della terraferma da parte di piante, e solo in seguito di animali, si attesta intorno a 400 milioni di anni fa. Questo ci dice che per la stragrande maggioranza del tempo la Terra è stata abitata da microrganismi molto semplici e quindi che, se cerchiamo la vita su altri pianeti o lune, sarà molto più probabile trovare questi piuttosto che piante e animali. L'altro aspetto che dobbiamo considerare è l'inospitalità dei luoghi in cui cerchiamo la vita. Che probabilità ci sono di trovare vita in posti dove si raggiungono i cento gradi centigradi, o si scende di molto sotto lo zero? E ancora, che probabilità ci sono se la pressione è molto alta, o molto bassa, se il luogo è molto acido, se c'è scarsità di cibo? Sulla Terra esistono forme di vita in praticamente qualsiasi ambiente ostile possiamo immaginare, tali organismi si chiamano estremofili e alcuni di loro sono delle vere e proprie celebrità, come i tardigradi. Vediamo i più interessanti dal punto di vista astrobiologico.
Ambienti molto caldi
Quanto calore può sopportare una forma di vita? Alcune sopravvivono anche a 150 °C. L'habitat ideale dei termofili è rappresentato dalle regioni della Terra caratterizzate da attività geotermale, come le acque termali o le foci idrotermali delle profondità marine, nonché ovunque sia presente materia organica in decomposizione (pantani torbosi, compost).
I microrganismi termofili (e ultra-termofili) vivono bene tra i 45 °C e i 122 °C, sono proprio contenti così; beh, alcuni di loro almeno. Possono essere infatti sia obbligati che facoltativi: i termofili obbligati richiedono necessariamente temperature elevate per poter crescere, mentre i termofili facoltativi possono svilupparsi sia ad alte temperature che a valori inferiori. Gli ipertermofili sono un caso particolare di termofili estremi i cui valori ottimali di temperatura vanno oltre gli 80 °C, e in alcuni casi trovano le loro condizioni ottimali oltre i 100 °C; come il Pyrolobus fumarii, che per riprodursi richiede temperature di 105 °C e smette di moltiplicarsi ad una temperatura inferiore ai 90 °C. Tali organismi sono particolarmente importanti non solo perchè ci danno speranze di trovare la vita in ambienti estremamente caldi, ma anche perché secondo alcuni biologi e astrobiologi, i microrganismi termofili somiglierebbero più di qualsiasi altro essere vivente attuale agli antenati comuni di tutte le moderne cellule, sarebbero cioè LUCA (ultimi antenati comuni universali). Tuttavia, come abbiamo detto, non c'è ancora nessuna conferma in ambito scientifico.
Ambienti molto freddi
Se pensiamo ad un ambiente come Europa (una luna di Giove), ovvero una superficie ghiacciata che ricopre un oceano di acqua liquida, dobbiamo immaginare temperature sufficientemente basse (almeno vicino la superficie). Il record in questo campo è detenuto da alcuni batteri criofili, capaci di sopravvivere a temperature documentate di -20 °C, in un suolo perennemente ghiacciato (chiamato permafrost). In generale però, esistono diversi criofili in grado di riprodursi a temperature che raggiungono anche i -2 °C.
Ambienti acidi
I microrganismi acidofili possono essere batteri ma anche archeobatteri o funghi.
Sono di particolare interesse per l'astrobiologia, soprattutto nelle ultime settimane (in verità lo sono sempre stati) in quanto sappiamo che l'atmosfera di Venere è estremamente acida e, dopo la scoperta della fosfina, stiamo cercando degli esseri viventi compatibili con tale ambiente. Purtroppo da questo punto di vista non possiamo essere completamente ottimisti, in quanto l'acidità venusiana è sufficientemente diversa da quella che si trova negli ambienti della Terra dove è possibile trovare la vita; tuttavia gli acidofili riescono a vivere bene con acidità estremamente elevate, di pH 2.0 o inferiore.
Poco cibo
La maggior parte dei batteri sono difficilmente coltivabili in laboratorio, tanto che esiste il detto "i batteri crescono ovunque tranne che in laboratorio". Capirete quindi la sorpresa degli scienziati della NASA quando hanno individuato dei batteri nelle clean room, luoghi pensati appositamente per essere ambienti completamente sterili e privi di cibo, in grado di evitare la contaminazione di oggetti che compiranno in seguito missioni su obiettivi sensibili (come Marte, Venere o altri). Tali microrganismi sono chiamati Oligotrofi. Esistono anche gli Xerofili che invece riescono a vivere in presenza di ridottissima quantità di acqua (sono stati trovati anche nel deserto di Atacama che ha precipitazioni di circa 3 mm annui).
Tardigradi
I tardigradi sono incredibili, resistono praticamente a tutto.
Questi orsetti acquatici (in inglese si chiamano waterbears) sono in grado di sopravvivere ben 100 anni senza acqua, vivono per mesi in totale assenza di ossigeno e resistono a temperature molto basse (molti giorni a temperature di circa -200 °C, pochi minuti a 1K, la temperatura dello spazio aperto). Non bastasse questo resistono anche a temperature molto alte (alcuni minuti a 151 °C), sono in grado di resistere ad alti livelli di radiazione (anche centinaia di volte più alti di quelli che ucciderebbero un essere umano), nonchè ai raggi UV-A e, alcuni tipi, perfino ai raggi UV-B. Basse o alte pressioni non li spaventano. Questi simpatici orsetti sono delle vere e proprie macchine di sopravvivenza, con una dimensione variabile tra 0,1 a 1,5 mm e sono praticamente ovunque sul pianeta: vi sono specie marine, terrestri e adattate alle acque dolci. Sono stati osservati in tutti i continenti (Antartide inclusa) e a tutte le altezze, dalle zone oceaniche abissali ad altezze superiori ai 6000 metri in Himalaya.
Siamo soli?
Non sappiamo ancora rispondere a questa domanda, ma l'astrobiologia si avvicina ogni giorno di più alla verità e quello che stiamo vivendo è tra i periodi più eccitanti per quanto riguarda questa scienza. Che sia una vita simile alla nostra, o qualcosa di completamente diverso, i microrganismi estremofili ci danno certamente speranza.
Gli estremofili sono la chiave per capire se esiste la vita aliena?
Gli organismi estremofili si sono adattati a vivere in zone dove non ci aspetteremmo di trovare vita, ottimi candidati per essere trovati su altri pianeti!
La ricerca della vita al di fuori dal pianeta Terra ci ossessiona e ci condiziona. A volte ci suggestiona, al punto da farci vedere oggetti volanti in cielo, o di credere a storie di incontri che sarebbero già avvenuti tra la nostra specie e qualche altra forma di vita intelligente. D'altra parte come biasimarci?
Vorremmo credere con tutte le nostre forze che non siamo l'unica specie intelligente nell'intero universo, che ci sia qualcun altro con cui condividere la strana esperienza dell'esistenza. Purtroppo, per varie ragioni che approfondiremo in occasioni diverse da questa, la ricerca della vita si occupa solo in piccola parte di trovarne forme intelligenti.
Qual è la probabilità di trovare una "vita qualsiasi"?
Non siamo sicuri che la vita si possa generare spontaneamente. Immaginiamo ad esempio un pianeta come la Terra, con tutte le condizioni favorevoli ad ospitare esseri viventi: che probabilità avranno di svilupparsi? Di creare tutti gli elementi essenziali, magari tutti in un colpo solo, o uno per volta, e poi mantenerli nel tempo e combinarli? Per far nascere cosa, una cellula? Insomma, è strano a pensarci. Ci sono ottimisti, pessimisti e varie sfumature di entrambi. C'è chi pensa che la probabilità sia 1 (100%), e in tali teorie la vita è definita come un imperativo cosmico, che è certamente una bella definizione: se ci sono le possibilità per la vita, questa si sviluppa sempre. C'è chi pensa invece che la probabilità sia infinitesimale, indipendentemente dalle caratteristiche di un ipotetico pianeta, talmente piccola che la vita si è potuta sviluppare (per un caso estremamente fortuito) soltanto sulla Terra: saremmo quindi una delta di Dirac nell'universo delle possibilità dell'esistenza della vita.
Ecco perchè è importante trovare anche solo una piccola forma di vita fuori dal nostro pianeta: se esiste in un posto poco ospitale come Venere, Marte, Titano o altri luoghi plausibili in cui la stiamo cercando, questa sarebbe la prova del fatto che i pessimisti hanno torto, non siamo una delta di Dirac, ma solo una delle tante possibilità. Per quanto ne sappiamo, se esiste vita su Venere, esiste probabilmente vita in tutta la galassia.
Che vita è una "vita qualsiasi"?
Una domanda tutt'altro che banale, ma possiamo farci un'idea in merito osservando quella che è la storia della vita sulla Terra. La Terra ha circa cinque miliardi di anni e la vita è comparsa in un periodo che va dai 4.4 ai 3.5 miliardi di anni fa sotto forma di... non lo sappiamo. Abbiamo molte teorie e nessuna certezza su come si sia generata la vita sulla Terra, che è il motivo per cui non sappiamo quanto sia probabile che si generi altrove. Ma il punto è che sulla Terra la vita è presente e, da qualsiasi forma sia partita, si è presto evoluta in una forma arcaica di batterio.
Si pensa che il primo organismo pluricellulare sia nato tra i 600 milioni e un miliardo di anni fa, mentre la conquista della terraferma da parte di piante, e solo in seguito di animali, si attesta intorno a 400 milioni di anni fa.
Questo ci dice che per la stragrande maggioranza del tempo la Terra è stata abitata da microrganismi molto semplici e quindi che, se cerchiamo la vita su altri pianeti o lune, sarà molto più probabile trovare questi piuttosto che piante e animali. L'altro aspetto che dobbiamo considerare è l'inospitalità dei luoghi in cui cerchiamo la vita.
Che probabilità ci sono di trovare vita in posti dove si raggiungono i cento gradi centigradi, o si scende di molto sotto lo zero? E ancora, che probabilità ci sono se la pressione è molto alta, o molto bassa, se il luogo è molto acido, se c'è scarsità di cibo? Sulla Terra esistono forme di vita in praticamente qualsiasi ambiente ostile possiamo immaginare, tali organismi si chiamano estremofili e alcuni di loro sono delle vere e proprie celebrità, come i tardigradi. Vediamo i più interessanti dal punto di vista astrobiologico.
Ambienti molto caldi
Quanto calore può sopportare una forma di vita? Alcune sopravvivono anche a 150 °C. L'habitat ideale dei termofili è rappresentato dalle regioni della Terra caratterizzate da attività geotermale, come le acque termali o le foci idrotermali delle profondità marine, nonché ovunque sia presente materia organica in decomposizione (pantani torbosi, compost).
I microrganismi termofili (e ultra-termofili) vivono bene tra i 45 °C e i 122 °C, sono proprio contenti così; beh, alcuni di loro almeno. Possono essere infatti sia obbligati che facoltativi: i termofili obbligati richiedono necessariamente temperature elevate per poter crescere, mentre i termofili facoltativi possono svilupparsi sia ad alte temperature che a valori inferiori.
Gli ipertermofili sono un caso particolare di termofili estremi i cui valori ottimali di temperatura vanno oltre gli 80 °C, e in alcuni casi trovano le loro condizioni ottimali oltre i 100 °C; come il Pyrolobus fumarii, che per riprodursi richiede temperature di 105 °C e smette di moltiplicarsi ad una temperatura inferiore ai 90 °C.
Tali organismi sono particolarmente importanti non solo perchè ci danno speranze di trovare la vita in ambienti estremamente caldi, ma anche perché secondo alcuni biologi e astrobiologi, i microrganismi termofili somiglierebbero più di qualsiasi altro essere vivente attuale agli antenati comuni di tutte le moderne cellule, sarebbero cioè LUCA (ultimi antenati comuni universali). Tuttavia, come abbiamo detto, non c'è ancora nessuna conferma in ambito scientifico.
Ambienti molto freddi
Se pensiamo ad un ambiente come Europa (una luna di Giove), ovvero una superficie ghiacciata che ricopre un oceano di acqua liquida, dobbiamo immaginare temperature sufficientemente basse (almeno vicino la superficie).
Il record in questo campo è detenuto da alcuni batteri criofili, capaci di sopravvivere a temperature documentate di -20 °C, in un suolo perennemente ghiacciato (chiamato permafrost).
In generale però, esistono diversi criofili in grado di riprodursi a temperature che raggiungono anche i -2 °C.
Ambienti acidi
I microrganismi acidofili possono essere batteri ma anche archeobatteri o funghi.
Sono di particolare interesse per l'astrobiologia, soprattutto nelle ultime settimane (in verità lo sono sempre stati) in quanto sappiamo che l'atmosfera di Venere è estremamente acida e, dopo la scoperta della fosfina, stiamo cercando degli esseri viventi compatibili con tale ambiente. Purtroppo da questo punto di vista non possiamo essere completamente ottimisti, in quanto l'acidità venusiana è sufficientemente diversa da quella che si trova negli ambienti della Terra dove è possibile trovare la vita; tuttavia gli acidofili riescono a vivere bene con acidità estremamente elevate, di pH 2.0 o inferiore.
Poco cibo
La maggior parte dei batteri sono difficilmente coltivabili in laboratorio, tanto che esiste il detto "i batteri crescono ovunque tranne che in laboratorio". Capirete quindi la sorpresa degli scienziati della NASA quando hanno individuato dei batteri nelle clean room, luoghi pensati appositamente per essere ambienti completamente sterili e privi di cibo, in grado di evitare la contaminazione di oggetti che compiranno in seguito missioni su obiettivi sensibili (come Marte, Venere o altri). Tali microrganismi sono chiamati Oligotrofi. Esistono anche gli Xerofili che invece riescono a vivere in presenza di ridottissima quantità di acqua (sono stati trovati anche nel deserto di Atacama che ha precipitazioni di circa 3 mm annui).
Tardigradi
I tardigradi sono incredibili, resistono praticamente a tutto.
Questi orsetti acquatici (in inglese si chiamano waterbears) sono in grado di sopravvivere ben 100 anni senza acqua, vivono per mesi in totale assenza di ossigeno e resistono a temperature molto basse (molti giorni a temperature di circa -200 °C, pochi minuti a 1K, la temperatura dello spazio aperto). Non bastasse questo resistono anche a temperature molto alte (alcuni minuti a 151 °C), sono in grado di resistere ad alti livelli di radiazione (anche centinaia di volte più alti di quelli che ucciderebbero un essere umano), nonchè ai raggi UV-A e, alcuni tipi, perfino ai raggi UV-B. Basse o alte pressioni non li spaventano. Questi simpatici orsetti sono delle vere e proprie macchine di sopravvivenza, con una dimensione variabile tra 0,1 a 1,5 mm e sono praticamente ovunque sul pianeta: vi sono specie marine, terrestri e adattate alle acque dolci. Sono stati osservati in tutti i continenti (Antartide inclusa) e a tutte le altezze, dalle zone oceaniche abissali ad altezze superiori ai 6000 metri in Himalaya.
Siamo soli?
Non sappiamo ancora rispondere a questa domanda, ma l'astrobiologia si avvicina ogni giorno di più alla verità e quello che stiamo vivendo è tra i periodi più eccitanti per quanto riguarda questa scienza. Che sia una vita simile alla nostra, o qualcosa di completamente diverso, i microrganismi estremofili ci danno certamente speranza.
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