Alla ricerca di microbi extraterrestri

Una delle domande che ognuno di noi si è posto almeno una volta nella vita è: c’è vita su altri pianeti?

Nell’immaginario collettivo questa domanda richiama esserini verdi con le antenne, ma quando gli scienziati parlano di forme di vita extraterrestri si riferiscono a entità microscopiche, più simili ai batteri che agli umani.

L’Agenzia Spaziale Americana (NASA) definisce l’Astrobiologia come lo studio dell’origine, evoluzione e distribuzione della vita nell’universo. Oltre a cercare ambienti abitabili su altri pianeti del Sistema solare, l’astrobiologia si propone di comprendere l’origine, l’evoluzione e la diversità della vita sul pianeta Terra.

Sul nostro pianeta esistono delle forme di vita capaci di vivere in condizioni estreme (organismi estremofili), per esempio a temperature molto alte (termofili come Thermus aquaticus) o molto basse (psicrofili come Psychrobacter), nel vuoto (come i tardigradi) o in assenza di ossigeno (anaerobi come Chlostridium tetani). Poiché quello che sappiamo sulla vita deriva da ciò che conosciamo del nostro pianeta, gli studi in corso si basano sulla ricerca in altri pianeti di elementi simili a quelli terrestri, anche in ambienti che potrebbero sembrare a prima vista inospitali.

Il programma ExoMars dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA), per esempio, ha l’obiettivo di studiare le condizioni ambientali su Marte, per capire se il pianeta rosso possa ospitare forme di vita o se l’abbia fatto in passato. Il programma comprende due missioni, la prima iniziata nel 2016, e la seconda fissata per il 2022, con l’obiettivo di raccogliere campioni del suolo di Marte, cercare segni di vita presenti o passati, analizzare cambiamenti idrogeologici del pianeta e studiarne la composizione dell’atmosfera.

Precedenti missioni su Marte hanno registrato la presenza di metano (CH₄). Il metano è uno dei gas che compongono l’atmosfera terrestre, e per il 90% ha un’origine biologica, ovvero viene prodotto da esseri viventi. Le missioni ExoMars intendono, tra le altre cose, confermare la presenza di CH₄ gassoso nell’atmosfera di Marte e determinarne l’origine, che potrebbe essere biologica o geologica. Se si trattasse di metano di origine biologica, esso potrebbe essere stato prodotto da batteri presenti milioni di anni fa ed essere rimasto intrappolato nel sottosuolo per essere rilasciato gradualmente nell’atmosfera fino ai nostri giorni, oppure esso potrebbe essere prodotto da batteri tuttora esistenti capaci di vivere nelle estreme condizioni ambientali di Marte.

Le altre sostanze che verranno cercate su Marte sono gli zuccheri e gli amminoacidi, due elementi essenziali che costituiscono gli esseri viventi terrestri. Una caratteristica di queste molecole è che esse esistono in due forme speculari (enantiomeri), ma sul pianeta Terra gli organismi viventi sono in grado di produrre e usare solo una di queste forme per costruire i carboidrati e le proteine (omochiralità). La sintesi chimica di questi elementi invece produce una miscela di quantità uguali di entrambi gli enantiomeri (miscela racemica). Studiando la composizione di questi elementi su Marte, la presenza di omochiralità sarebbe un indizio a favore della presenza della vita sul pianeta rosso.

E se su Marte esistessero davvero delle forme di vita come i batteri, essi sarebbero capaci di vivere anche sul pianeta Terra? Potrebbero infettare l’uomo o altri organismi terrestri?

E i microorganismi terrestri sarebbero capaci di sopravvivere in altri pianeti?

Recentemente, un gruppo di ricerca del Radboud University Medical Center, nei Paesi Bassi, ha cercato di rispondere a quest’ultima domanda.

I ricercatori hanno fatto crescere quattro specie diverse di batteri terrestri (P. aeruginosa, B. cepacia, K.pneumoniae, e S. marcescens) in un terreno di coltura composto da acqua, ammonio, zolfo, fosforo e ferro, e aggiungendo come fonte di carbonio degli zuccheri precedentemente identificati in frammenti di meteoriti. I batteri sono riusciti a crescere su questi terreni di coltura, anche se più lentamente che in presenza di uno zucchero terrestre (glucosio). I batteri cresciuti con fonti di carbonio diverse dal glucosio in questi esperimenti, presentavano dei cambiamenti nella struttura della membrana esterna, che risultava in un’alterazione dell’interazione con le cellule del sistema immunitario umano. Le cellule umane rispondevano in maniera più forte o più debole al contatto con questi batteri a seconda dello zucchero di cui si erano nutriti.

Questi esperimenti indicano che batteri terrestri che potrebbero arrivare su altri pianeti con le missioni spaziali (per esempio tramite strumenti contaminati), potrebbero adattarsi alle nuove condizioni modificando alcune delle loro caratteristiche. Per questo motivo una profonda decontaminazione di tutti gli strumenti e gli oggetti usati nelle missioni spaziali è di estrema importanza.

Poiché sulla Terra tutte le forme viventi compresi i batteri sono associate a dei virus capaci di infettarle, e dato che nel nostro pianeta le particelle virali sono le entità biologiche più abbondanti in assoluto nel n, se venisse confermata la presenza di batteri su altri pianeti, non sarebbe da escludere l’esistenza anche di virus extraterrestri. Al momento però, non ci sono missioni in corso per determinare la presenza di virus nello spazio.

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Bibliografia

Agenzia Spaziale Europea: https://exploration.esa.int/web/mars/-/43608-life-on-mars

Istituto di Astrobiologia della NASA: https://nai.nasa.gov/about/

Immune recognition of putative alien microbial structures: Host–pathogen interactions in the age of space travel, Netea M.G. et al., PLoS Pathogens 2020 https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1008153

Growth on Carbohydrates from Carbonaceous Meteorites Alters the Immunogenicity of Environment-Derived Bacterial Pathogens, Domínguez-Andrés J. et al., Astrobiology 2020 https://doi.org/10.1089/ast.2019.2173

Astrovirology: Viruses at Large in the Universe, Berliner A.J. et al., Astrobiology 2018, https://doi.org/10.1089/ast.2017.1649