We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
Die atmosfeer het geen voorsprong nie, en daarom verwag ek dat die konsentrasies van bakterieë geleidelik sal verminder as ons in die ruimte opklim. Logies moet anaërobiese bakterieë die energie van die son en voedingstowwe kan verkry uit enige skaars maar beskikbare organiese drywende materiale. Kosmiese strale en deeltjies met hoë energie kan DNA beskadig, maar die lewe kan homself daarteen beskerm. Kan dit wees dat bakterieë aan die rand van die atmosfeer ontwikkel / ontwikkel het om in die ruimte te leef?
Sommige bakterieë het al ontwikkel om in die ruimte te oorleef. Hulle het saamgesmelt met ander bakterieë (om eukariotiese selle te vorm), en het groot gestruktureerde kolonies (of 'organismes') gevorm met ontwikkelde 'breine' wat rakette en ruimtestasies kon ontwerp en bou. Dit het meer as 'n miljard jaar van evolusie geneem om van bakterieë na ruimtelike mense te gaan.
Ruimte is baie vyandig, bakterieë wat direk aan die ruimte blootgestel word, sal uiteindelik sterf. Hulle kan 'n geruime tyd lewensvatbaar bly, maar in die afwesigheid van vloeibare water is groei nie moontlik nie. Dit is moontlik dat bakteriese spore vir 'n lang periode kan oorleef as dit in rots ingebed is.
Ons kan nie hierdie vraag beantwoord nie, want niks waarvan ons weet het in 'n vakuum ontwikkel nie.
Oorleef? Ja. Floreer? Geen.
Tans is daar geen lewe waarvan ons weet wat ontwikkel het nie, of in 'n vakuum vir 'n lang tyd kan oorleef.
Om te sê 'Lewe in die ruimte is moontlik omdat daar anaërobiese lewe is' is 'n heeltemal verkeerde punt wat die gevolge van vakuum op die lewe ignoreer.
Natuurlik is daar ekstremofiele wat vir 'n beperkte tyd in die ruimte kan oorleef (sien ook hierdie lys) as hulle in die winterslaap gaan. Maar al die lewe wat ons ken, het vloeistowwe en / of gasse nodig om te oorleef. Dit sal verdamp sodra die sel / waterbeer weer aktief word. Aktiwiteit is nodig om die lewe te onderhou en te vermeerder, so nee, niks waarvan ons weet, kan aktief en lewendig bly in die ruimte nie.
Kosmiese strale en deeltjies met hoë energie kan DNA beskadig, maar die lewe kan homself daarteen beskerm
Totdat die lewe met sulke meganismes vorendag kom, weet ons net nie. Die probleme met die verdamping van vloeistowwe en gasse het selfs moeiliker oplossings nodig.
Bakterieë is ook redelik swaar 'deeltjies' en kan dus nêrens naby die 'rand van die ruimte' dryf nie. Daar is berigte oor bakterieë in die stratosfeer, maar dit vereis alreeds sterk wind om hulle daar te plaas.
Aangesien ons bakterieë gevind het wat in 'vaste' rots 'n paar km regs af floreer en op plaaslike swawel en hitte leef, is daar geen belangrike rede dat iets nie op 'n rots (planeet) van voldoende grootte kan ontwikkel om hitte in te hou nie. , maar sonder enige atmosfeer.
As u spesifiek sou vra oor vrydrywende lewe wat geheel en al oorleef deur sonbestraling, dan is dit nie, maar meer as gevolg van 'n volledige gebrek aan verskillende elemente (laat staan nog lang organiese kettings) in die grootste ruimte. Stel u voor dat my intra-rotsbakterieë stadig na die oppervlak groei en 'n beskermende laag dooie familielede vorm wat die bestraling absorbeer, maar verseël teen die vakuum. 'N Vulkaniese uitbarsting stuur die hele magilla in die lug (en die beskermende laag slaag daarin om die hele kolonie te omhul). Baie onwaarskynlik. U het The Heart Of Gold hier nodig.
Sal ons ontwikkel om aan te pas by die lewe in die ruimte?
Stephen Hawking sê dus dat ons binne 100 jaar van die planeet af moet gaan. Hy mag reg wees, al dan nie. Ons mag op Mars of op die maan woon, al dan nie. Hoe dit ook al sy, die ruimte is moeilik vir mense. Sal ons biologies ontwikkel?
Al wat ons nou het, is 'n reeks vrae. Laat ons dus begin met wat ons weet.
Professor Stephen Hawking, 'n wetenskaplike wat sy aandag aan die dag lê om gereeld vreesaanjaende uitsprake oor die toekoms van die menslike bestaan te maak, sê ons het 100 jaar om die aarde te verlaat. Dit is as kunsmatige intelligensie ons nie eerste kry nie.
Hawking staar ernstige en moontlik onoorkomelike bedreigings deur klimaatsverandering, potensiële asteroïde-stakings, oorbevolking en siektes in die gesig.
Hy het 'n Britse televisie-dokumentêr gemaak waarin hy en 'n voormalige student, Christophe Galford, op ons planeet reis om te ontdek hoe ons 'buite die planeet' kan leef - dit wil sê op 'n ander planeet in die buitenste ruimte.
Dit gaan nie maklik wees nie
Al vind ons lewe - lewe wat ons as mense herken - elders in ons sonnestelsel, is dit nie 'n eenvoudige saak van 'almal aan boord en sien u later' nie.
Moet my nie verkeerd verstaan nie: Hawking is die astrofisikus, en ek nie. Respekteer waar dit toekom. Maar ons weet dat mense probleme het om in die ruimte te oorleef.
Ons is perfek geskik vir die aarde en dit is perfek vir ons, maak nie saak hoeveel ons probeer om dit te vernietig nie. Ruimte, aan die ander kant, is geen natuurlike menslike habitat nie.
Ruimtevaarders op die Internasionale Ruimtestasie ervaar dit byvoorbeeld eerstehands. Hul spiere en bene brei uit. U mag dalk langer staan, maar dit kan pynlik wees. Die erger been is baie erger. Ruimtevaarders word gereeld oefen terwyl hulle in 'n baan is, en tog neem dit nog tyd vir hul liggame om weer aan te pas as hulle na die aarde terugkeer.
Bly fiks: die Britse ruimtevaarder Tim Peake hardloop 'n marathon op die Internasionale Ruimtestasie
'N Beduidende aantal ruimtevaarders ondervind probleme met hul sig, wat wissel van vervaag tot blindheid. En wetenskaplikes weet nie hoekom nie. Kan dit verhoogde vloeistofdruk in die kop en op die optiese senuwee wees?
Dan is daar algemene ruimtesiekte. Al gehoor van 'een garnering'? Toe die Amerikaanse senator Jake Garn in 1985 met 'n pendelvlug vlieg, was hy so siek dat hy die hele reis ongeskik was. Dus, ruimtevaarders, wat gewoonlik verafsku is om te erken dat hulle 'nie die regte dinge' vir die ruimte het nie, het 'n nuwe meeteenheid bedink: die garnering. Een versiering is as jy "heeltemal siek en totaal onbevoeg is." Die meeste ruimtevaarders sal tot 'n tiende garnasie besit.
Evolusie van die regte dinge
Die vraag nou - een van die vele, baie vrae - is of iemand van ons normale mense ooit die regte dinge vir die ruimte sal hê?
Kom ons kyk na 'n paar ander vrae.
Op bene: As menslike bene agteruitgaan, sal ons moontlik in die ruimte ontwikkel deur ons bene af te gooi? Kan ons amorfe wesens word wat beter reageer op mikrogravitasie? Dink aan hoe die lewe op Aarde begin het. Dit het ongeveer 3,8 miljard jaar gelede begin met die opkoms van bakterieë en archaea. Geen bene daar nie!
Op visie: As mense geneig is tot dowwe sig of selfs ruimteblindheid, moet ons dalk ontwikkel om sonder ons oë te lewe? Watter ander sintuie kan in gevaar wees? Dink aan klank. Op aarde beweeg klankgolwe deur vibrasies te veroorsaak, en dit is die vibrasies wat ons waarneem. Maar ruimte is 'n vakuum. Daar is niks wat klankgolwe kan vibreer nie. Daar is dus geen geluid nie. Wat kan ons klanksin vervang?
En wat van kos in die ruimte? Die Eu: CROPIS-satelliet sal twee kweekhuise dra en monitor hoe tamaties in die ruimte groei
Asemhaling: As ons van die vakuum praat, hoe sal ons die ruimte inasem? Ek wil byvoorbeeld nie die heeltyd 'n lywige pak en 'n helm dra nie. Maar u kan nie u hoofbedekkings in die ruimte verwyder nie. Asemhaling van die vakuum sal lei tot byna onmiddellike verstikking. Sal ons ontwikkel deur die boeie van suurstofbehoeftes af te gooi? Dink jy dis dom? Wel, bakterieë het 1,4 miljard jaar gelukkig op die aarde geleef voor die 'groot oksidasiegebeurtenis' - die tyd toe suurstof in ons atmosfeer begin opbou het. Kan ons terugkeer na 'n voor-suurstof toestand?
Oor siekte: Ruimtesiekte is soos ons aardse bewegingsiekte - maar op steroïede. Bewegingsiekte kom voor as daar verwarring is tussen u visie en die gevoel van u binneoor. Nou het ons ons visie in die ruimte hanteer: ons gaan dit wegdoen, en miskien sal dit die kwessie van ruimtesiekte oplos. Maar as dit nie die geval is nie, sou ons toekomstige amorfe self ontwikkel om stadig en konstant te draai om enige wanbalans teë te werk? Of het ek al my albasters verloor?
'N Evolusionêre siening of twee
As u dink dat ek my albasters verloor het, kan u reg wees. Dit was moeilik om die geluid van verbasing - verbeel of andersins - te onderdruk toe ek vroeër 'n paar institute rondgelui het.
Maar ek het twee antwoorde gekry.
Die eerste kom van professor Ralph Tiedemann, wat aan die hoof staan van 'n evolusionêre biologie-eenheid aan die Potsdam Universiteit. Tiedemann stem saam met Hawking dat ons 'baie knellende probleme' het, maar hy verwag nie dat mense sal uitsterf nie, gegewe hul intelligensie, leervermoëns en veelsydigheid.
Kan u 'n beeld hê wat hier woon? Hoe dink jy sal mense moet ontwikkel om in die ruimte te oorleef?
Hy vind dit moeilik om 'n "weergawe van die mens se oorlewing van die planeet af" voor te stel.
"Vanuit 'n evolusionêre perspektief is die genoemde tydperk [100 jaar] heeltemal te kort om enige evolusionêre aanpassing te verwag, en die waarskynlikheid dat 'n komplekse organisme soos 'n mens in 'n heel ander wêreld sou aanpas, lyk vir my redelik laag," skryf Tiedemann in n e-pos. En ek moet sê dat hy nie direk gereageer het op enige van die gekke idees hierbo nie.
Dieselfde geld vir professor Axel Meyer, wat aan die hoof is van 'n departement evolusionêre biologie aan die Universiteit van Konstanz.
'Die lewe, insluitend ons spesie, het op ons planeet ontwikkel, gevorm deur ewekansige mutasies en nie-ewekansige seleksie,' het Meyer, 'n Radcliffe-genoot van Harvard, 2017-2018, geskryf. "Die seleksiedruk in die ruimte sou baie verskil (geen suurstof, temperature en bestraling, ens.). Mense sou onmiddellik sterf ..."
Dit is 'n vrolike gedagte. Is daar glad geen tyd vir mense om te ontwikkel nie?
"My gevolg," sê Meyer: "Laat ons probeer om nie ons planeet te verwoes nie. Ons het glad nie 'n toekoms op 'n ander planeet nie. Dit is ons huis, dit is waar ons ontwikkel het en 'hoort'."
Maar dit is nie waar die verhaal moet eindig nie. Kontak as u enige idees het oor die evolusie van die mens in die ruimte. Intussen sal ek die kenners bly pla.
Deur Saturnus se ringe gaan: Cassini se laaste missie
Van bakterieë tot ons: wat het reg gegaan toe mense begin ontwikkel het?
Waarom, wil Michael Lynch weet, lyk ons nie soos bakterieë nie?
Evolusionêre bioloë stem oor die algemeen saam dat mense en ander lewende spesies afstam van bakteriële voorouers. Maar voor ongeveer twee miljard jaar gelede het menslike voorouers vertak.
Hierdie nuwe groep, genaamd eukariote, het ook aanleiding gegee tot ander diere, plante, swamme en protozoane. Die verskille tussen eukariote en ander organismes, bekend as prokariote, is baie en diep. Dr. Lynch, 'n bioloog aan die Indiana Universiteit, is een van die vele wetenskaplikes wat nadink oor hoe hierdie verskille ontwikkel het.
Eukariote is groot, vergeleke met prokariote. Selfs 'n eensellige protosoë is duisende kere so groot soos 'n tipiese bakterie. Die verskille is nog meer ingrypend as u na die DNA kyk. Die eukaryote genoom is ronduit barok. Dit is gewoonlik baie groter en bevat baie meer gene.
Eukariote kan ook meer met hul gene doen. Hulle kan gene in komplekse patrone aan- en afskakel om te bepaal waar en wanneer hulle proteïene maak. En hulle kan baie proteïene van 'n enkele geen maak.
Dit is omdat eukaryote gene gesegmenteer is in wat exons genoem word. Eksone word afgewissel met funksielose stukkies DNA wat bekend staan as introns. Menslike selle redigeer die introne wanneer hulle 'n geen kopieer vir gebruik in die bou van 'n proteïen. Maar 'n belangrike vermoë is dat hulle ook eksone kan redigeer, wat beteken dat hulle verskillende proteïene van dieselfde geen kan maak. Hierdie veelsydigheid beteken dat eukariote verskillende soorte selle, weefsels en organe kan bou, waarsonder mense soos bakterieë sal lyk.
By die verduideliking van hierdie kompleksiteit het die meeste wetenskaplikes variasies op dieselfde voorgestel: natuurlike seleksie het dit bevoordeel omdat veelsydigheid 'n voortplantingsvoordeel gegee het. Maar dr. Lynch voer aan dat natuurlike seleksie weinig te doen gehad het met die oorsprong van die eukaryote genoom.
& quot Almal dink evolusie is 'n natuurlike seleksie, en dit is dit, 'het dr. Lynch gesê. & quotMaar dit is net een van verskeie fundamentele kragte. & quot
In 'n referaat wat vir publikasie in die tydskrif Molecular Biology and Evolution aanvaar is, beweer dr. Lynch dat eukariote en kompleksiteit moontlik per toeval begin het.
Natuurlike seleksie is die verspreiding van gene as gevolg van hul vermoë om die kans op oorlewing en voortplanting te verhoog. Maar toe die eienaardige eienskappe van eukariote die eerste keer as toevallige mutasies ontstaan het, voer dr. Lynch aan, was dit waarskynlik skadelik.
Sodra 'n intron in die middel van 'n geen vasgeknyp is, moes 'n sel sy grense kon herken om oor te slaan as hy 'n proteïen vervaardig. Sommige mutasies van die intron het dit vir die sel moeilik gemaak om daardie grense te herken. As die sel die intron nie kon redigeer nie, het dit 'n gebrekkige proteïen opgelewer. As die natuurlike seleksie in vroeë eukariote sterk was, sou alle introne uitgeskakel gewees het.
Evolusionêre bioloë besef al lank dat natuurlike seleksie 'n kwessie van waarskynlikheid is, nie van lot nie. Net omdat 'n gemuteerde geen die kans verhoog dat 'n individu sal voortplant, is dit nie 'n waarborg dat dit in 'n bevolking sal versprei nie.
Dink daaraan om 'n muntstuk om te gooi. Dit het 50 persent kans om kop of sterte op te kom. As u dit twee keer omdraai, sal u nie verbaas wees om twee koppe te kry nie. Maar jy sal verbaas wees as jy dit 1000 keer omdraai en 1 000 koppe kry.
Net so werk natuurlike seleksie meer effektief namate bevolkings groter word. In klein bevolkings is dit nie so betroubaar om voordelige gene te versprei en skadelike gene uit te skakel nie.
As die natuurlike seleksie swak is, kan gene net danksy toeval meer algemeen word.
Die ewekansige verspreiding van gene staan bekend as genetiese drywing. Dr. Lynch voer aan dat genetiese drywing in eukariote baie sterker is as in prokariote. Verskeie faktore is verantwoordelik, insluitend die groter grootte eukariote. Selfs 'n enkele eukaryote sel kan 10 000 keer so groot wees as die tipiese bakterie. Baie minder eukariote kan in 'n gegewe ruimte oorleef as prokariote, wat lei tot kleiner populasies eukariote.
Dr. Lynch voer aan dat vroeë eukariote sterk genetiese drywing ervaar het. Hul bevolking het moontlik gekrimp. Natuurlike seleksie het swak geword, en genetiese drywing het sterk geword. Gene wat effens skadelik vir die proto-eukariote was, het wydverspreid geword.
Alhoewel hierdie veranderinge moontlik deur genetiese drywing veroorsaak is, het dit geleentheid geskep vir natuurlike seleksie om aanpassings te skep. Eksone kan gesplit word om proteïene te skep wat aangepas is vir verskillende take. Gene kan op verskillende plekke aangeskakel word om nuwe organe te help bou. Komplekse meersellige organismes - soos mense - kan ontstaan.
Natuurlike seleksie het nuttige aanpassings in eukariote opgelewer. As dit nie was nie, het dr. Lynch gesê, sou ons nie hier wees nie. & Quot
Prokariote het nooit die kans gekry om hierdie kompleksiteit te ontwikkel nie, omdat hulle bevolking so groot was dat die natuurlike seleksie die vroeë stadiums van die evolusie daarvan geblokkeer het. Daar was een gelukkige geslag wat vir ons eukariote geword het, & quot; het dr. Lynch gesê.
Dr. Lynch verwerp bewerings van kreasioniste dat kompleksiteit in die natuur nie deur evolusie voortgebring kan word nie, slegs deur 'n ontwerper.
'n Hele deel van wat evolusionêre bioloë bestudeer, is waarom dinge so swak ontwerp is, '' het hy gesê. & quot As ons 'n groter genoom benodig, sou daar 'n helderder manier wees om dit te bou. & quot
Pangoliene word tot die uitwissing in die swartmark verhandel
Tradisionele Chinese medisyne en die Viëtnamese kultuur dryf die pangolin tot uitwissing.
- Pangoliene is een van die interessantste en innemendste spesies, maar word gejag en tot byna uitsterf.
- Die Chinese farmakopee is 'n groot boek met gemagtigde Chinese medisyne en dien as 'n resepteboek vir 'Tradisionele Chinese medisyne'.
- Pangoliene, luiperds en beren bevat alles in die boek. Die vals idee dat hierdie diere medisinale waarde het, is die dryfveer vir 'n swart mark van miljarde dollars.
In 2020 het pangolins die nuus gehaal omdat hulle daarvan beskuldig word dat hulle een van die moontlike kandidate was om die wêreld COVID te gee. Hulle is later vrygespreek, maar die skade is steeds aangerig. Daar is agt spesies pangolien, in baie lande en vastelande en wissel van kwesbaar tot kritiek bedreig, maar almal is onregverdig aangetas omdat hulle 'n wêreldwye pandemie begin het.
Pangoliene is wêreldwyd gewild vir hoe sjarmant dit is. Hulle stamp onbestendig saam, nie soos 'n klein kleuter nie, en skuifel van fees tot fees. Daar is daarop gewys dat dit lyk asof hulle in 'n konstante toestand van senuweeagtige afwagting is. Miskien is dit nie sonder rede nie. Pangoliene is die wêreld se mees verhandelde dier, en die pangolienmark is vir swart bemarkers miljarde werd. Na raming maak hulle 20 persent van alle onwettige dierehandel uit.
Dik polle bakterieë kan jare lank oorleef in die lugruim
'N Geharde bakteriespesie kan die moeilike toestande in die ruimte vir lang tydperke oorleef, maar eers nadat dit 'n dik, verswakte klomp gevorm het, volgens nuwe navorsing. Die ontdekking kan die panspermia-hipotese versterk: die idee dat asteroïdes die lewe op aarde gekweek het.
Deinococcus radiodurans is 'n ekstremofiele mikrobe wat ysige koue temperature, ioniserende bestraling, ultraviolet lig en dehidrasie kan oorleef. En soos nuwe navorsing vandag in Frontiers in Microbiology toon, kan hierdie bakterie ook die moeilike toestande in die buitenste ruimte oorleef.
Gedroogde monsters van Deinokokkus is weer lewendig gemaak nadat hulle meer as drie jaar op 'n paneel buite die Internasionale Ruimtestasie deurgebring het. Maar hier is die ding - die oorlewende bakterieë het voorheen gevorm as 'n dik klomp, of aggregaat, in die taal van die navorsers, gelei deur Akihiko Yamagishi, 'n professor van die Universiteit van Tokio.
Bakterieë wat in kernreaktors voorkom, kan die geheim wees vir vinniger, goedkoper entstowwe
Die ekstremofiele bakterie Deinococcus radiodurans is die eerste keer in 1956 in die staat Oregon ontdek ...
Die nuwe bevinding dui daarop dat sekere bakterieë, wat saamgevoeg word in 'n massa, die nodige het om lang reise deur die ruimte te maak. Daarom sê Yamagishi en sy kollegas dat dit die panspermia-hipotese verhoog, waarin die mikrobiese lewe op 'n vreemde planeet kan wortel skiet. Die nuwe navorsing spreek ook 'n potensiële panspermia-scenario met betrekking tot die Aarde en Mars, waarin die een of ander planeet die ander een sou kon saai (hoewel ons regverdig is, weet ons nog nie of Mars ooit bewoonbaar was nie).
In 200 8 gebruik Yamagishi en sy kollegas vliegtuie en ballonne om mikrobes wat in die boonste atmosfeer dryf, op te spoor en te dokumenteer. Uiteraard is monsters van Deinococcus radiodurans—’N Guinness World Records-mikrobe wat die bestralingsweerstandigste lewensvorm bevat — is aangetref op hoogtes wat 12 km bo die aardoppervlak bereik. Met hierdie bakterie bevestig in die boonste troposfeer van ons planeet, wou Yamagishi leer hoe dit in die harde omgewing van die ruimte kan vaar.
Die eksperimentele ontwerp van die span het behels dat die monsters gedurende een, twee en drie jaar aan ruimte blootgestel is terwyl hulle gerus het op 'n blootstellingseksperiment-module buite die Internasionale Ruimtestasie.
Dit het die navorsers in staat gestel om 'n oorlewingskurwe te ontwikkel en die oorlewingsvermoëns van die bakterieë oor 'n langer tydperk te skat, het Yamagishi in 'n e-pos verduidelik. B aksiale aggregate van verskillende dikte is blootgestel aan ruimte. Die eksperiment, wat van 2015 tot 2018 uitgevoer is, is bo-op Kibo, die Japannese eksperimentele module op die ISS, gedoen.
Die resultate het getoon dat alle polle dikker as 0,5 millimeter die blootstelling aan die ruimte gedeeltelik oorleef het. Bakterieë wat langs die buitenste oppervlaktes van die aggregate geleë is, is doodgemaak, maar dit het volgens die navorsing 'n soort beskermende kors vir die ontwaterde mikrobes veroorsaak.
Na die ekstrapolasie van die oorlewingsdata vir al drie die monstergroepe, het die wetenskaplikes voorspel dat groepe dikker as 1 mm in deursnee altesaam agt jaar in die buitenste ruimte sou kon oorleef en dat selfs dikker aggregate oral van 15 tot 45 jaar sou oorleef.
Op die vraag hoe Deinococcus radiodurans Yamagishi in staat is om sulke moeilike toestande te oorleef, is dit omdat hulle 'n aantal genome het en 'n groter vermoë het om DNA-skade te herstel, wat hulle gedoen het sodra hulle weer gehidreer is.
Die nuwe bevindings bied die beste skatting van die oorlewing van bakterieë in die ruimte, alhoewel vir 'n bekende ekstremofiel. Dit wys dat sekere bakterieë, terwyl dit behoorlik beskerm is, lang tydperke in die buitenste ruimte kan oorleef. Hierdie afskerming kan die vorm aanneem van aggregate of selfs begrawe in 'n rots.
Die bevinding het Yamagishi aangespoor om 'n nuwe term: massaspermia te gebruik.
"'Massa' staan vir die woord massa, of aggregaten, dus is 'massapanspermia' die hipotese dat die mikrobiese aggregate tussen planete oorgedra kan word," het hy gesê.
Die nuwe navorsing is opwindend, maar baie werk is nodig om die panspermie en nou massapanspermie-hipoteses te versterk. Teoreties kan mikrobes lank genoeg hou om die tog na Mars te maak, maar die bewering het sekere kwalifikasies.
“Die gemiddelde tyd wat voorwerpe benodig om tussen Mars en die aarde oor te draf, is ongeveer tien miljoen jaar,” het Yamagishi verduidelik. 'In die kortste baan neem dit egter net maande of jare, hoewel die frekwensie baie laag is.'
Alhoewel dit moontlik is om mikrobusse te ry om vinnig na Mars te reis, is dit op die lae waarskynlikheidskaal. En hoewel ekstremofiele mikrobes meer as 45 jaar in die ruimte kan oorleef, is dit 'n ope vraag of hulle miljoene jare kan duur, wat beslis die geval sal wees vir interstellêre reise en langdurige reise na Mars.
Antieke mikrobes kom tot lewe ná 100 miljoen jaar onder die seebodem
Wetenskaplikes het mikrobes wat diep onder die seebodem in 100 miljoen jaar oue sediment gevind het, laat herleef, ...
Dinge word nog ingewikkelder as ons ander faktore oorweeg, soos die vermoë van mikrobes om 'n skokkende reis na die ruimte te oorleef (waarskynlik vanweë 'n asteroïde-impak), verhitte toegang deur die atmosfeer van 'n uitheemse planeet en impak op die vreemde oppervlak.
Panspermia is 'n goeie idee, maar daar moet baie dinge gebeur om te werk. As ons ooit sou bewys dat dit waar is, beteken dit dat die lewe veel meer in die heelal voorkom as wat ons ooit kon dink.
Senior personeelverslaggewer by Gizmodo wat spesialiseer in sterrekunde, verkenning van die ruimte, SETI, argeologie, bio-etiek, diere-intelligensie, verbetering van die mens en risiko's wat KI en ander gevorderde tegnologie inhou.
Deel hierdie storie
Kry ons nuusbrief
BESPREKING
Uitstekende verhaal. Dankie dat u dit geskryf het en hierdie onderwerp onder ons aandag gebring het.
Evolusie in 'n proefbuis: Hierdie bakterieë oorleef op dodelike koperoppervlaktes
Die afstammelinge van gereelde wilde-tipe bakterieë kan ontwikkel om lank op metaal koperoppervlaktes te oorleef wat hulle gewoonlik binne 'n paar minute doodmaak. 'N Internasionale navorsingspan onder leiding van die Martin Luther Universiteit Halle-Wittenberg (MLU) en die Bundeswehr Instituut vir Mikrobiologie kon hierdie klein oorlewendes in die laboratorium produseer en kon dit van naderby bestudeer. Die span doen verslag oor sy bevindings in Toegepaste en Omgewingsmikrobiologie.
Bakteriële infeksies word gewoonlik met antibiotika behandel. In die afgelope dekades het baie patogene bakterieë egter 'n toenemende verdraagsaamheid teenoor gewone middels ontwikkel. Sogenaamde multidrugbestande bakterieë is veral kommerwekkend, aangesien hulle nie meer met die meeste antibiotika bestry kan word nie. Koperoppervlaktes — byvoorbeeld op deurhandvatsels — is 'n goeie wapen om hierdie kieme te beveg. "Koperoppervlaktes is 'n veilige manier om bakterieë dood te maak. Die meeste bakterieë sterf binne enkele minute nadat hulle op 'n koperoppervlak geland het," verduidelik professor Dietrich H. Nies, 'n mikrobioloog aan die MLU. Koper is 'n belangrike spoorelement vir bakterieë — maar slegs in baie klein hoeveelhede. Op die koperoppervlakke word die bakterieë egter letterlik doodgespoel met koperione omdat hulle dit nie meer kan afweer deur hul normale verdedigingstrategieë te gebruik nie.
Nies se navorsingspan wou uitvind of en hoe vinnig twee tipiese bakteriespesies, Escherichia coli en Staphylococcus aureus, teoreties kan aanpas om op koperoppervlaktes te oorleef. Die span het die bakterieë dus slegs 'n paar minute op die oppervlaktes geplaas voordat dit na 'n normale kweekmedium teruggeplaas is waar hulle toegelaat is om te herstel. Hierdie proses is verskeie kere herhaal, met die oorlewendes wat geleidelik vir langer en langer tydperke aan die dodelike oppervlak blootgestel is. Binne drie weke het die navorsers bakterieë geproduseer wat langer as een uur op 'n koperoppervlak kon oorleef. "Buite die laboratorium is omstandighede natuurlik nie so ideaal nie. Maar as koperoppervlakke nie gereeld skoongemaak word nie, kan daar isolerende lae vet daarop begin vorm, wat mettertyd 'n soortgelyke ontwikkeling kan oplewer," sê Nies.
Die span het met behulp van omvattende genetiese ontledings probeer verstaan waarom die bakterieë nie meer op die oppervlaktes dood is nie. "Ons kon geen gen vind wat hulle weerstand bied teen die dodelike effek van metaaloppervlakke nie," sê Nies. In plaas daarvan het die span 'n verskynsel onder die oorlewende bakterieë waargeneem wat al 'n geruime tyd bekend was, alhoewel op 'n effens ander manier: die metabolisme van die bakterie het tot 'n minimum verminder en hulle het in 'n soort winterslaap geval. Omdat die meeste antibiotika die metabolisme van groeiende bakterieë wil ontwrig, is dit byna heeltemal ondoeltreffend teen hierdie spesiale bakterieë, wat ook bekend staan as 'persisters'. "Dit maak nie saak hoe goed 'n antibiotikum werk nie, daar is altyd 'n handvol persisters in elke generasie," verduidelik Nies. Dit word egter nie as antibiotika-weerstandige bakterieë beskou nie, omdat hul nageslag weer vatbaar is vir die middels.
Normaalweg word slegs 'n klein hoeveelheid bakterieë persisters. In die geval van geïsoleerde bakterieë was dit egter die hele bevolking. Alhoewel hulle net so vinnig kon groei as hul voorgangers, kon hulle hulself ook red deur vinnig in 'n vroeë toestand van volharding oor te gaan onder ongunstige omstandighede. Die wetenskaplikes was bekommerd oor nog een ding wat hulle waargeneem het: "Die bakterieë het hierdie vermoë ook oor 250 geslagte geërf, alhoewel die nageslag nie met 'n koperoppervlak in aanraking gekom het nie," sê Nies. Die span beveel dus aan dat koperoppervlaktes gereeld en deeglik met spesiale middels skoongemaak word, sodat geen persisterbakterieë in die eerste plek kan ontwikkel nie. Terselfdertyd wys Nies daarop dat die gebruik van koperoppervlaktes slegs een van die vele maniere is - insluitend antibiotika - om skadelike bakterieë doeltreffend te bekamp.
Skoon kamers kan dien as 'n evolusionêre seleksieproses vir die moeilikste insekte wat dan 'n groter kans het om 'n reis na Mars te oorleef.
Aangesien ons nou al die DNA wat in die skoon kamers voorkom, en nie net diegene wat gekweek kan word nie, kan volgorde ondersoek, kyk ons meer omvattend na watter soort mikrobes in die skoon kamer gevind kan word, en of hulle selfs oorleef die vakuum van die ruimte.
In JPL se skoon kamers het ons bewyse gevind van mikrobes wat die moontlikheid kan hê om problematies te wees tydens ruimtemissies. Hierdie organismes het 'n groter aantal gene vir DNA-herstel, wat hulle weerstand bied teen bestraling; hulle kan biofilms op oppervlaktes en toerusting vorm, kan uitdroging oorleef en floreer in koue omgewings. Dit blyk dat skoon kamers kan dien as 'n evolusionêre seleksieproses vir die moeilikste goggas wat dan 'n groter kans het om 'n reis na Mars te oorleef.
Hierdie bevindings het gevolge vir 'n vorm van planetêre beskerming wat 'voorwaartse besoedeling' genoem word. Dit is waar ons iets (per ongeluk of met opset) na 'n ander planeet kan bring. Dit is belangrik om die veiligheid en behoud van enige lewe wat elders in die heelal bestaan, te verseker, aangesien nuwe organismes verwoesting kan veroorsaak wanneer hulle by 'n nuwe ekosisteem aankom.
Nasa het streng skoonkamerprotokolle wat daarop gemik is om biologiese besmetting van ruimtetuie en landers te minimaliseer (krediet: Nasa / JPL-Caltech)
Mense het 'n slegte rekord hiervan op ons eie planeet. Pokke is byvoorbeeld versprei op komberse wat in die 19de eeu aan inheemse mense in Noord-Amerika gegee is. Selfs in 2020 kon ons nie die vinnige verspreiding van die virus wat Covid-19, SARS-CoV-2 veroorsaak, in bedwang hou nie.
Voorwaartse besoedeling is ook vanuit 'n wetenskaplike perspektief ongewens. Wetenskaplikes moet seker wees dat enige ontdekking van lewe op 'n ander planeet daar werklik inheems is, eerder as 'n vals identifikasie van 'n vervreemdende, maar aardse besmetting. Mikrobes kan moontlik na Mars ry, selfs na skoonmaak en blootstelling aan bestraling in die ruimte voor die aanvang van die dag. Hul genome kan soveel verander dat hulle regtig anders lyk. Ons het onlangs gesien dat nuwe mikrobes op die Internasionale Ruimtestasie ontwikkel het. Alhoewel Nasa se ingenieurs hard werk om te voorkom dat sulke spesies in die Marsgrond of die lug ingevoer word, moet enige tekens van lewe op Mars noukeurig ondersoek word om te verseker dat dit nie hier op aarde is nie. As u dit nie doen nie, kan dit verkeerde navorsing oor die universele kenmerke van die lewe of die Marslewe veroorsaak.
Die mensdom het tientalle ruimtetuie en landers na Mars gestuur - dié wat suksesvol was, het hul stempel op die Rooi Planeet afgedruk (krediet: NASA / JPL-Caltech / MSSS)
Mikrobes wat in die ruimte meegevoer word, kan ruimtevaarders ook meer onmiddellik bekommerd maak - dit hou 'n risiko vir hul gesondheid in en kan selfs lewensondersteunende toerusting onklaar laat werk as hulle deur mikro-organismes gekolmeer word.
Maar planetêre beskerming is tweerigting. Die ander komponent van planetêre beskerming is die vermyding van 'agterlike besoedeling', waar iets wat na die aarde teruggebring word, 'n potensiële lewensgevaar op ons eie planeet inhou, ook vir mense. Dit is die tema van baie wetenskapfiksiefilms, waar een of ander fiktiewe mikrobe alle lewe op aarde bedreig. Maar wanneer 'n missie van Nasa en die Europese Ruimteagentskap (Esa) in 2028 in die rigting van Mars gelanseer word, kan dit 'n baie belangrike oorweging word - as alles volgens die huidige planne verloop, sal die Mars-monstermissie die eerste Marsmonsters na die aarde terugbring. in 2032.
Vorige studies het aangedui dat dit baie onwaarskynlik is dat Mars-monsters aktiewe, gevaarlike biologie bevat - en deursettingsvermoë is op soek na enige tekens wat moontlik deur die antieke mikrobiese lewe op die planeet gelaat is. Maar Nasa en Esa sê dat hulle addisionele voorsorg tref om te verseker dat alle monsters wat van Mars teruggestuur word, veilig in 'n meerlaagse isolasiestelsel vervat sal word.
Die kans is egter dat as ons tekens van lewe op Mars opspoor, dit in die eerste plek van die aarde af sou kon kom. Sedert die eerste twee Sowjet-sondes in 1971 op die Marsoppervlak geland het, gevolg deur die Amerikaanse Viking 1-lander in 1976, was daar waarskynlik enkele fragmente van mikrobiese, en miskien menslike DNA, op die Rooi Planeet. Given the global dust storms and trace amounts of DNA that might have gone with these spacecraft, we have to be sure we don't fool ourselves that the life we find isn't originally from Earth.
But even if Perseverance – or the missions that preceded it – did accidentally carry organisms or DNA from Earth to Mars, we have ways of telling it apart from any life that is truly Martian in origin. Hidden within the DNA sequence will be information about its provenance. An ongoing project called Metasub (metagenomics of subways and urban biomes) is sequencing the DNA found across more than 100 of the world's cities, Researchers from our lab, Metasub teams, and a group in Switzerland have just published these and other global metagenomic data to create a "planetary genetic index" of all sequenced DNA that has ever been observed.
Bacteria 'sleep', then rapidly evolve, to survive antibiotic treatments
Antibiotic resistance is a major and growing problem worldwide. According to the World Health Organization, antibiotic resistance is rising to dangerously high levels in all parts of the world, and new resistance mechanisms are emerging and spreading globally, threatening our ability to treat common infectious diseases. But how these bacterial resistance mechanisms occur, and whether we can predict their evolution, is far from understood.
Researchers have previously shown that one way bacteria can survive antibiotics is to evolve a "timer" that keeps them dormant for the duration of antibiotic treatment. But the antibiotic kills them when they wake up, so the easy solution is to continue the antibiotic treatment for a longer duration.
Now, in new research published in the journal Wetenskap, researchers at the Hebrew University of Jerusalem report a startling alternative path to the evolution of resistance in bacteria. After evolving a dormancy mechanism, the bacterial population can then evolve resistance 20 times faster than normal. At this point, continuing to administer antibiotics won't kill the bacteria.
To investigate this evolutionary process, a group of biophysicists, led by Prof. Nathalie Balaban and PhD student Irit Levin-Reisman at the Hebrew University's Racah Institute of Physics, exposed bacterial populations to a daily dose of antibiotics in controlled laboratory conditions, until resistance was established. By tracking the bacteria along the evolutionary process, they found that the lethal antibiotic dosage gave rise to bacteria that were transiently dormant, and were therefore protected from several types of antibiotics that target actively growing bacteria. Once bacteria acquired the ability to go dormant, which is termed "tolerance," they rapidly acquired mutations to resistance and were able to overcome the antibiotic treatment.
Thus, first the bacteria evolved to "sleep" for most of the antibiotic treatment, and then this "sleeping mode" not only transiently protected them from the lethal action of the drug, but also actually worked as a stepping stone for the later acquisition of resistance factors.
The results indicate that tolerance may play a crucial role in the evolution of resistance in bacterial populations under cyclic exposures to high antibiotic concentrations. The key factors are that tolerance arises rapidly, as a result of the large number of possible mutations that lead to it, and that the combined effect of resistance and tolerance promotes the establishment of a partial resistance mutation on a tolerant background.
These findings may have important implications for the development of new antibiotics, as they suggest that the way to delay the evolution of resistance is by using drugs that can also target the tolerant bacteria.
Unveiling the evolutionary dynamics of antibiotic resistance was made possible by the biophysical approach of the research team. The experiments were performed by a team of physicists, who developed a theoretical model and computer simulations that enabled a deep understanding of the reason behind the fast evolution of resistance that were observed.
Watch as Bacteria Evolve Antibiotic Resistance in a Gigantic Petri Dish
By building a gigantic petri dish, researchers from Harvard Medical School and Technion-Israel Institute of Technology have produced a jaw-dropping visualization showing bacteria as it mutates to become resistant to drugs.
The new study , published today in Wetenskap, is the first large-scale demonstration showing how bacteria react to ever-increasing doses of antibiotics, and how these relentless microbes exploit Darwinian selection to adapt to—and even thrive within—the very medicines meant to kill them.
“What surprised me most about it was that we could actually see evolution happening in front of us,” co-author Michael Baym, a postdoc at the Kishony lab at Harvard Medical School, told Gizmodo. “Here were the abstract diagrams we’d been drawing for years, come to life.”
Antibiotic-Resistant Superbugs Could Kill 10 Million People a Year By 2050
An 18-month review into antimicrobial resistance warns that superbugs will kill upwards of 10…
Each year, around 700,000 people die around the world from untreatable bacterial infections, and antibiotic-resistant superbugs could kill upwards of 10 million people each year by the mid-21st century. Just today, the UN announced a high-level meeting to discuss possible strategies and countermeasures.
Baym worked with Roy Kishony of Technion-Israel Institute of Technology and Harvard Medical School on the experiment. They call their giant petri dish the Microbial Evolution and Growth Arena, or MEGA for short. It’s a rectangular platform, two feet wide and four feet long, filled with a gelatinous substance known as agar, a seaweed-derived substance that’s commonly used to facilitate microbial growth. Using the MEGA-plate, the researchers were able to watch antibiotic resistance develop in Escherichia coli.
They divided the MEGA-plate into several sections, each of which was saturated with varying doses of antibiotics. The ends of the platform contained no antibiotics, allowing the bacteria to thrive these areas represented the starting line. But the adjacent inner sections contained a small amount of antibiotic—just enough to kill the E. coli. Moving inward, each subsequent section of the MEGA plate was treated with a ten-fold increase in the dose of antibiotics. At the very core of the dish, there was 1,000 times as much antibiotic compared to the areas with the lowest dose.
For the next two weeks, the researchers watched—and filmed—as the bacteria died, survived, and adapted to the increasingly poisonous conditions located at the borders of their immediate perimeters. The resulting timelapse video literally shows Darwinian processes at work—a process that would normally remain invisible to the human eye.
As the two-week experiment progressed, the bacteria spread until they reached a potent concentration of antibiotics beyond which they could not grow. That is, until mutants—armed with the specific set of traits required to fight off the poison—finally emerged. This often didn’t take long. At each concentration level, a small segment of bacteria adapted to the hostile conditions, the result of successive accumulated genetic changes.
Once settled in the new section of the MEGA-plate, these tiny populations of antibacterial-resistant mutants were able to grow. When they reached the next section of the platform, the pattern repeated itself. The descendents of this initial group of mutants were able to move to areas filled with higher concentrations of antibiotics. Eventually, multiple lineages of mutants competed for the same space, with winning strains moving on to areas with higher drug doses.
By the eleventh day, the bacteria had migrated all the way to the highest drug concentration in the center. These hardy mutants were capable of surviving an antibiotic known as trimethoprim at a dose 1,000 times greater than the one that killed their ancestors. And some bacteria acquired a 100,000-fold ability to fend off ciprofloxacin, another common antibiotic.
“We were able to evolve over a thousand-fold wild-type resistance to trimethoprim in 11 days— that’s very nearly the saturation limit of the drug,” said Baym. “Put simply, there was no way to dissolve enough drug to kill these bacteria.” Importantly, all bacterial mutants were contained and all materials decontaminated after use.
Observations showed that initial mutations led to slower growth. That suggests bacteria aren’t capable of growing at optimal speeds while in the midst of developing adaptations. But once they stumble upon a fortuitous immunity, it’s all systems go, with growth proceeding at normal rates.
Also, the fittest mutants weren’t always the fastest growers. The most successful bacteria remained behind while the weaker strains were forced to deal with the intense drug doses at the front lines.
“Thanks to the the bacteria needing to migrate to survive, we saw a surprising dynamic by which the strongest weren’t necessarily winning, rather those that were good enough and close enough to the new area would beat out nominally superior mutants just by being faster,” Baym said. “Nevertheless, in every case we saw that this successive accumulation of mutations was able to evolve extremely high levels of antibiotic resistance in a relatively short time.”
Looking ahead, the researchers would like to use the the MEGA-plate to predict the future evolutionary potential of specific pathogens. Armed with this knowledge, future clinicians will be able to tell which antibiotic a pathogen is resistant to, and how it might evolve resistance if certain antibiotics are used.
Instead of sunlight, living things may be able to harness the energy from cosmic rays.
All life on Earth survives because of the sun. Plants use a process called photosynthesis to transfer energy from the Sun’s rays into the sugars that build their stems and leaves. Animals either eat the plants directly, or eat other animals that have eaten plants. Countless other organisms, like bacteria, algae, and fungi, rely on similar processes to survive. In fact, Earth’s position in our solar system, and its distance from the Sun, is what makes its environment so suitable to life. It’s neither too warm nor too cold neither too bright nor too dim.
Our Sun is a star, and is one of many stars in the universe. What’s even more amazing is that in recent decades, astronomers have used modern technology to detect all sorts of planets around other stars! These scientists, whose job it is to search for life in the universe, have concluded that life may only be possible on planets with Earth-like characteristics that are a similar distance away from a star – their sun.
However, examples of life forms on Earth living in extreme environments suggest that life may be able to survive under conditions previously thought to be too hostile for life.
There are areas on Earth that do not receive any sunlight at all. Those dark caverns make great places for understanding how life survives without the sun’s energy. Bacteria in deep underground mines have found ways to thrive off of the nutrients in the soil using heat from the ground. In deep ocean environments, bacteria live in total darkness and are nourished by chemicals that come out of hydrothermal vents, which are like underwater volcanoes!
A recent scientific discovery found that two miles beneath the Earth’s surface, in an African mine, a species of bacteria consumes hydrogen formed by particles emitted by radioactive Uranium, Thorium, and Potassium. Organisms like this are not common. Most life on Earth is harmed by exposure to that type of radiation, which is called ionizing radiation. Ionizing radiation can damage DNA and cause illness or death. The sun, by comparison, is much weaker than radioactive metals. Despite these risks, exposure to ionizing radiation can enable some organisms to develop the ability to survive and even flourish under these conditions using a process called radiolysis.
One way that living things resist damage from radiation is by absorbing it using a chemical called melanin. Your body produces melanin as well – it is found in your skin cells and helps to prevent sunburn. People with darker skin have larger amounts of melanin and are less likely to get sunburned. When certain organisms are exposed to large amounts of ionizing radiation, melanins can help them convert that energy into food. For example, several types of fungi found in Arctic and Antarctic regions and the Evolution Canyon in Israel contain more melanin than other species and grow faster when exposed to ionizing radiation.
Laboratory experiments have shown that when ionizing radiation interacts with ice, particles are produced that can support life. This means that it is theoretically possible for life to form on distant, icy bodies in space such as Jupiter’s moon, Europa.
A recent research paper has demonstrated a few ways that life elsewhere in the universe could use Galactic cosmic rays (GCRs) as a life-giving energy source. The scientists used mathematical equations to make very close estimations about how this might work.
Galactic cosmic rays are an extremely high energy type of ionizing radiation that exist in outer space. Our atmosphere serves as an insulating shield between us and the damaging effects of cosmic rays. However, if a planet does not have an atmosphere to break up the impact of cosmic rays, the rays will be able to directly strike the planet’s surface and travel underground. However, as the rays pass through the surface of the planet, they lose a huge portion of their harmful energy. As the rays progress deeper and become less harmful, this energy can also be used directly by specialized life forms to produce food.
How does this work? Scientists know that cosmic rays strike Earth’s atmosphere and explode in a shower of unstable particles, which then quickly break down into smaller particles. These particles are similar to the ones that the underground bacteria eat in the African mine. Life on other planets could very well do the same thing!
A second way for cosmic rays to permit life is through a process called “organic synthesis.” Organic synthesis is when biological molecules, the kind living things are made of, are formed. Scientists call these molecules “organic.” When cosmic rays strike an icy surface, they set off many chemical reactions, producing organic molecules.
A third way for cosmic rays to support life is through the direct capture of ionizing radiation. As we learned from the discovery in the African mine, life can form melanins to protect itself from the harmful effects of this high-energy radiation. Those melanins can help the organisms capture the ionizing radiation and use it directly as life-giving energy.
Since we exist, we know that life forms on Earth and under Earth-like conditions. To continue to explore the beauty and mystery of life, it is worth considering the possibility of other conditions that allow life to flourish. Even on Earth, there are organisms that have formed in the most unlikely of circumstances away from water, oxygen, and sunlight, in very high temperatures, under high pressure, and even while being hit with radiation. If it’s possible for life to form in such harsh environments on Earth, perhaps there is an otherwise inhospitable planet teeming with forms of life we have not yet imagined.
