Δεν είναι ότι λύσαμε όλα τα προβλήματα της Γενετικής στη Γη και αναζητούμε τη Γενετική του Διαστήματος· είναι πού με την «απογείωση» της Γενετικής κατακτώνται βήμα βήμα χρήσιμες γνώσεις, αξιοποιήσιμες στο «έδαφος», στο χρηματιστήριο της φύσης και της ανθρώπινης υγείας. Η «βάση εκτόξευσης» βέβαια είναι η πρόοδος της γήινης Γενετικής, της Βιολογίας και Βιοϊατρικής γενικότερα που ουσιαστικοποιεί το ταξίδι της διαπλανητικής Γενετικής.
Στο πλαίσιο αυτό αναζητούνται νέοι μηχανισμοί που ενεργοποιούνται σε ακραίες διαστημικές συνθήκες βαρύτητας, ακτινοβολίας, θερμοκρασίας κ.ά. · όπως κατ’ αναλογίαν σε ακραίες γήινες θερμοκρασιακές και χημικές καταστάσεις όπου καταφέρνει να επιβιώσει κάποια μορφή ζωής. Οι γνώσεις αυτές δεν συμβάλλουν μόνο στη βαθύτερη κατανόηση του φαινομένου της ζωής, της προέλευσής της, της λειτουργίας και της εξέλιξής της, αλλά και στην καλύτερη διαχείρισή της· ή ακόμη στην ανίχνευση των δρόμων εξωπλανητικής επέκτασής της ή και προέλευσής της.
Πειράματα εν πτήσει
Στο τηλεσκοπικό αυτό στόχαστρο έχουν μπει δύο κύριοι στόχοι· βιολογικά πειράματα εν διαστημική πτήσει και πλανήτες ή δορυφόροι τους, με πιθανή ανίχνευση βιοτικών συνθηκών στην παρελθούσα ιστορία τους, όπως αναφερθήκαμε στην προηγούμενη επικοινωνία μας. Ο Αρης, λ.χ., έχει μια λεπτή ατμόσφαιρα με πολύ CO2 (95%) και ίχνη Ο2, Η2Ο, CH4 (μεθανίου), εκτός άλλων οργανικών χημικών ενώσεων, όπως, λ.χ., το CO. Η πλούσια σε CO2 λεπτή ατμόσφαιρα του Αρη και η μεγάλη απόστασή του από τον Ηλιο επιφέρει μεγάλη θερμοκρασιακή απόκλιση· από -133ΨC στους Πόλους έως 37ΨC στο Νότιο Ημισφαίριό του. Παρ’ όλα αυτά δεν υπάρχει ένδειξη για την ύπαρξη ζωής τώρα ή ακόμη και στο παρελθόν, εκτός της ανίχνευσης του βιολογικά παραγόμενου αερίου μεθανίου.
Η ανακάλυψη χημειοσυνθετικών οργανισμών βαθύτερα στον φλοιό της Γης πιθανόν να σημαίνει και την ύπαρξη κάποιας ζωής κάτω από την επιφάνεια του Αρη, που θα μπορούσε να έχει κάποιες ομοιότητες με αυτήν της Γης. Λιγότερα στοιχεία αλλά και πιθανότητες ζωής υπάρχουν για τον δορυφόρο του Δία, Ευρώπη, με την πιθανότητα η φωτοσυνθετική ζωής να είναι πολύ μικρή λόγω των ακραίων συνθηκών ακτινοβολιών.
Το μέγεθος της ζωής
Ενα άλλο σχετικό όριο που χαρακτηρίζει τη ζωή είναι το ελάχιστο δυνατό μέγεθός της. Πρόσφατες θεωρητικές έρευνες προσδιορίζουν την ελάχιστη διάμετρο ενός βιώσιμου κυττάρου, ενός απλού βακτηρίου, λ.χ., σε 250-300 νανόμετρα (ένα νανόμετρο είναι ίσον με ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου), φέροντας 250-450 ουσιαστικά γονίδια. Ωστόσο μερικά μικροαπολιθώματα (μεγέθους 10-20 νανομέτρων) είναι πολύ μικρότερα των σύγχρονων μικρότερων προκαρυωτικών κυττάρων.
Επειδή όμως οι πρώτες μορφές ζωής στη Γη, όπως υποθέτουμε, έφεραν RNA ως κληρονομικό και συνάμα καταλυτικό υλικό, αντί DNA, το μέγεθός τους ίσως δεν χρειαζόταν να είναι όσο των σημερινών προκαρυωτικών DNA κυττάρων· γι’ αυτό οι απόλυτες συγκρίσεις δεν είναι αξιόπιστες. Μάλιστα τελευταία αυξάνονται οι ερευνητικές ενδείξεις για οργανισμούς όπως τα νανοβακτήρια και τα νανοαρχαία, το μέγεθος των οποίων πρέπει να πέφτει κάτω από το κατώτερο θεωρητικό όριο· τα νανοβακτήρια συνδέονται με σοβαρές ασθένειες του ανθρώπου όπως ανευρύσματα, καρκίνους των ωοθηκών κ.ά.
Αποκαλύπτοντας βέβαια πολύ ακραία όρια γενετικής και βιολογικής δραστηριότητας στη Γη, επαναπροσδιορίζονται και οι δυνατότητες ύπαρξης ζωής σε άλλους πλανήτες. Τέτοια όρια αφορούν, λ.χ., υπερβολικά υψηλά pH με τιμή 11 και συνθήκες πίεσης 1.000 φορές υψηλότερης της μέσης ατμοσφαιρικής πίεσης στην επιφάνεια της θάλασσας· όπως και θερμοκρασιακά πλαίσια επιβίωσης, όχι όμως αναγκαστικά και μεταβολικής δραστηριότητας, που κυμαίνονται από 110-121ΨC έως -17 με -20ΨC. Ο υπερθερμόφιλος οργανισμός Pyrolobus fumarii, λ.χ., αναπτύσσεται σε θερμοκρασία πάνω από 80ΨC, ένας αλκαλόφιλος βάκιλος σε pH πάνω από 9, το οξυδόφιλο Cyanidium caldarium σε pH μικρότερο του 5 και το πιεσόφιλο Pyrococcus sp. σε πολύ υψηλή πίεση.
Βαρύτητα και μικροβαρύτητα
Βιολογικές αλλαγές κατά τη διαστημική πτήση μπορεί να εξηγηθούν με την επίδραση γήινης κλίμακας δυνάμεων, όπως η μικροβαρύτητα που παίζει πιθανόν σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη και εξέλιξη της ζωής. Η μικροβαρύτητα μπορεί να προκαλέσει αλλαγές στο κυτταρικό σχήμα, στην επικοινωνία των κυττάρων, στην ανάπτυξη των πολυκύτταρων οργανισμών, ακόμη και στον ρυθμό αντιγραφής του DNA προς RNA. Μια τέτοια πιθανή επίπτωση της μικροβαρύτητας θα μπορούσε να τροποποιήσει όλα τα μακροσκοπικά χαρακτηριστικά ενός οργανισμού· όπως, λ.χ., συμβαίνει με την αλλαγή του συστήματος αντίληψης της βαρύτητας από τη φρουτόμυγα Δροσόφιλα μετά την επίδραση βαρύτητας.
Μερικά φυτά, όμως, όπως το Arabidopsis thaliana και ο κύαμος της σόγιας δεν επηρεάστηκαν από τη διαστημική πτήση, καθώς αναπτύχθηκαν σε συνθήκες μικροβαρύτητας και συνέχισαν να αναπτύσσονται στο έδαφος, χωρίς παρατηρήσιμες ανωμαλίες. Η σόγια έχει ιδιαίτερη σημασία καθώς είναι κοινή τροφή και μπορεί να αξιοποιηθεί και για μεγάλα διαστημικά ταξίδια ή παραμονή του ανθρώπου στο Διάστημα. Σχετικό πείραμα με τη σόγια κατέδειξε ότι σε μια διαστημική αποστολή φυτεύτηκαν σπόροι που φύτρωσαν, αναπτύχθηκαν σε φυτά, άνθισαν και παρήγαγαν νέους σπόρους στο Διάστημα· ολοκλήρωσαν δηλαδή όλον τον κύκλο ανάπτυξης. Με τέτοια πειράματα μπορεί επίσης να προκύψει και γενετική βελτίωση ποικιλιών, ανοίγοντας νέες λεωφόρους καινοτομίας.
Η προσπάθεια αποκάλυψης προσαρμογών σε ακραίες διαστημικές συνθήκες συμβάλλει στην κατανόηση της ζωής στη Γη και στην αναζήτησή της εκτός του πλανήτη μας (δυνατότητα αποδεκτή πρόσφατα και από το Βατικανό). Τέτοιες προσαρμογές αφορούν, λ.χ., αλλαγές της ενδοκυτταρικής χημείας, των μεμβρανών και των πρωτεϊνών, την έκταση των δυνατοτήτων του συστήματος επιδιόρθωσης του DNA σε υψηλά επίπεδα ακτινοβολίας κ.ά.
Σύνδρομο προσαρμογής
Η επίπτωση της διαστημικής πτήσης στον άνθρωπο αφορά πολλές αλλαγές, γνωστές ως Σύνδρομο Προσαρμογής στο Διάστημα· όπως, λ.χ., επηρεασμό των νευροαγγειακών οργάνων και της ισορροπίας, δυσκολία προσανατολισμού, ναυτία κ.ά. · συμπτώματα που υποχωρούν έπειτα από μερικές ημέρες προσαρμογής· ενώ άλλα συνεχίζουν να υπάρχουν, όπως, λ.χ., μετακίνηση των υγρών του σώματος προς το κεφάλι λόγω έλλειψης βαρύτητας, μείωση του μεγέθους της καρδιάς, του αριθμού των ερυθροκυττάρων και των ανοσοκυττάρων, ατροφία των μυών του σώματος, αύξηση του κινδύνου καρκινογένεσης και πιθανών νευρολογικών επιπτώσεων. Τα συμπτώματα για παραμονή στο Διάστημα πάνω από έναν χρόνο δεν είναι γνωστά.
Η αεροδιαστημική βιοϊατρική έρευνα όμως στοχεύει και στη βελτίωση της ανθρώπινης ζωής στη Γη· με προσεγγίσεις αντιμετώπισης της γήρανσης, της οστεοπόρωσης, του ανοσοποιητικού, του διαβήτη, των καρκίνων, των καρδιαγγειακών παθήσεων κ.ά. · με την έρευνα να προχωρεί, λ.χ., ως την αναγνώριση γονιδιακής παραλλαγής για την ορθοστατική υπόταση. Η ανάπτυξη επίσης σχετικής τεχνολογίας (π.χ. εξελιγμένος βηματοδότης, τεχνητή καρδιά, άλλες έξυπνες συσκευές) βασίζεται σε προηγηθείσα διαστημική τεχνολογία της NASA.
Παρά τις σημαντικές και εντυπωσιακές πληροφορίες και κατακτήσεις, η γενετική – βιολογική και βιοϊατρική όμως εξερεύνηση στο Διάστημα προχωρεί αργά· με περίπου 100 μόνο σχετικές διαπλανητικές πτήσεις μεταξύ 1962 και 2005, λόγω οικονομικού κόστους· βέβαια, έχει ανοίξει νέος δρόμος διεπιστημονικής και διαθεματικής έρευνας, πλουσιοπάροχος και ελπιδοφόρος· αρκεί να μην υπερακοντίζουμε πάλι τη φαντασία μας, να μην πετάμε πάνω από τα σύννεφα, αλλά να μάθουμε να πατάμε πιο γερά τα πόδια μας στη Γη.
Ο Στ. Ν. Αλαχιώτης είναι καθηγητής Γενετικής.
