Perseverance – il rover delle dimensioni di un’auto che è atterrato in sicurezza sulla superficie marziana il 18 febbraio di quest’anno potrebbe raggiungere una velocità massima inferiore a 152 m / h, ma, anche se apparentemente lento, trasporta una vasta gamma di strumenti, strumenti e esperimenti che hanno già ottenuto risultati rivoluzionari.
Incluso a bordo del rover lungo 3 metri c’è una macchina che ha trasformato la sottile aria marziana ricca di anidride carbonica in ossigeno e un elicottero delle dimensioni di una scatola di fazzoletti che ha realizzato il primo volo controllato e motorizzato su un altro pianeta. L’elicottero, chiamato Ingenuity, ha effettuato già cinque voli di successo, ciascuno più lungo e più alto del precedente.
Ma è arrivato qualcos’altro grazie ad un passaggio dato da tutto questo hardware? È possibile che un batterio o una spora provenienti dalla Terra siano stati accidentalmente trasportati nello spazio e siano sopravvissuti al viaggio per Marte?
La Nasa ed i suoi ingegneri del Jet Propulsion Laboratory (JPL) hanno protocolli precisi e approfonditi per ridurre al minimo il numero di organismi che potrebbero inavvertitamente fare l’autostop in una missione spaziale. Gli standard concordati a livello internazionale guidano la rigorosità di questi protocolli e la Nasa li soddisfa e, in alcuni casi, li supera.
Tuttavia, due studi recenti evidenziano come alcuni organismi potrebbero sopravvivere al processo di sterilizzazione e anche al viaggio su Marte, e anche alla velocità con cui le specie microbiche possono evolversi nello spazio.
Innanzitutto, iniziamo con il processo necessario per costruire il rover Perseverance: la maggior parte dei veicoli spaziali realizzati nella struttura di assemblaggio di veicoli spaziali (SAF) del JPL, vengono costruiti meticolosamente uno strato alla volta, come una cipolla, e ogni pezzo viene sterilizzato prima di essere aggiunto. Questi metodi limitano i batteri, virus, funghi o spore sull’attrezzatura da inviare in missione.
Le navicelle spaziali sono stanze costruite con filtri per l’aria e rigorose procedure di controllo biologico. Questi sono progettati per garantire che solo poche centinaia di particelle possano contaminarle e, idealmente, non più di poche dozzine di spore per metro quadrato.
Ma è quasi impossibile arrivare a zero biomassa su un veicolo spaziale. I microbi sono sulla Terra da miliardi di anni e sono ovunque. Sono dentro di noi, sui nostri corpi e tutt’intorno a noi. Alcuni possono intrufolarsi anche nelle stanze più pulite.
In passato, i test per la contaminazione biologica si sono basati sulla capacità di far crescere la vita da campioni prelevati da apparecchiature. I metodi più recenti usati dai biologi comportano il prelievo di un dato campione, l’estrazione di tutto il DNA e poi lo sequenziazione “a fucile”.
Come suggerisce il termine, è come portare un fucile da caccia alle cellule di un campione, farle esplodere in miliardi di piccoli frammenti di DNA e quindi sequenziare ogni pezzo. Ogni pezzo (o sequenza “letta”) può quindi essere mappato sui genomi conosciuti di specie che sono già presenti nei database delle sequenze.
Poiché ora possiamo sequenziare tutto il DNA che è presente nelle camere bianche, otteniamo uno sguardo più completo sul tipo di microbi che possono essere trovati nella camera bianca e se possano sopravvivere al vuoto dello spazio.
Nelle camere bianche del JPL, sono state prove di microbi che hanno il potenziale per essere problematici durante le missioni spaziali. Questi organismi hanno un numero maggiore di geni per la riparazione del DNA, dando loro una maggiore resistenza alle radiazioni, possono formare biofilm su superfici e attrezzature, possono sopravvivere all’essiccamento e prosperare in ambienti freddi.
Si è scoperto che le camere bianche potrebbero servire come processo di selezione evolutiva per i batteri ed i virus più resistenti che potrebbero quindi avere maggiori possibilità di sopravvivere a un viaggio su Marte.
Questi risultati hanno implicazioni per una forma di protezione planetaria chiamata “contaminazione diretta“.
È in questo modo che potremmo portare qualcosa (accidentalmente o di proposito) su un altro pianeta. È importante garantire la sicurezza e la conservazione di qualsiasi forma di vita che potrebbe esistere altrove nell’Universo, poiché i nuovi organismi possono provocare il caos quando arrivano in un nuovo ecosistema.
Gli esseri umani hanno una scarsa esperienza di questo sul nostro pianeta. Il vaiolo, ad esempio, è stato diffuso sulle coperte date agli indigeni del Nord America nel 19° secolo. Anche nel 2020 non siamo stati in grado di contenere la rapida diffusione del virus che causa il Covid-19, SARS-CoV-2.
La contaminazione diretta è indesiderabile anche da una prospettiva scientifica. Gli scienziati devono essere sicuri che qualsiasi scoperta di vita su un altro pianeta sia realmente nativa, piuttosto che una falsa identificazione di una contaminazione dall’aspetto alieno, ma cresciuta sulla Terra.
I microbi potrebbero potenzialmente raggiungere Marte in autostop, anche dopo la pulizia pre-lancio e l’esposizione alle radiazioni nello spazio. I loro genomi possono cambiare così tanto da sembrare davvero extraterrestri. Abbiamo recentemente visto che nuovi microbi si sono evoluti sulla Stazione Spaziale Internazionale.
Sebbene gli ingegneri della Nasa lavorino duramente per evitare di introdurre tali specie nel suolo o nell’aria marziana, qualsiasi segno di vita su Marte dovrebbe essere attentamente esaminato per assicurarsi che non abbia avuto origine qui sulla Terra. Non farlo potrebbe potenzialmente innescare una ricerca fuorviante sulle caratteristiche universali della vita o della vita marziana.
Ma la protezione planetaria è bidirezionale. L’altro componente della protezione planetaria è evitare la “contaminazione di ritorno“, dove qualcosa riportato sulla Terra presenta un potenziale rischio per la vita sul nostro pianeta, compresi gli esseri umani.
I pericoli della contaminazione di ritorno
Questo è il tema di molti film di fantascienza, in cui alcuni microbi immaginari minacciano tutta la vita sulla Terra. Ma quando una missione della Nasa e dell’Agenzia spaziale europea (Esa) verrà lanciata verso Marte nel 2028, potrebbe diventare una considerazione molto reale: se tutto andrà secondo i piani attuali, la Mars Sample Return Mission riporterà sulla Terra i primi campioni marziani nel 2032.
Studi precedenti hanno indicato che è molto improbabile che i campioni di Marte contengano una biologia attiva e pericolosa e Perseverance è alla ricerca di eventuali segni che potrebbero essere stati lasciati dall’antica vita microbica sul pianeta. Ma la Nasa e l’Esa affermano che stanno prendendo ulteriori precauzioni per garantire che tutti i campioni restituiti da Marte siano contenuti in modo sicuro in un sistema di isolamento multistrato.
C’è una possibilità, tuttavia, che se rilevassimo segni di vita su Marte, potrebbe in effetti provenire dalla Terra. Da quando le prime due sonde sovietiche sono atterrate sulla superficie marziana nel 1971, seguite dal lander statunitense Viking 1 nel 1976, probabilmente ci sono stati alcuni frammenti di DNA microbico, e forse umano, sul Pianeta Rosso.
Date le tempeste di polvere globali e le tracce di DNA che potrebbero essere state trasportate da questi veicoli spaziali, dobbiamo essere sicuri di non illuderci che la vita che potremmo trovare non sia originaria della Terra.
Ma anche se Perseverance – o le missioni che l’hanno preceduta – portassero accidentalmente organismi o DNA dalla Terra a Marte, abbiamo modi per distinguerla da qualsiasi vita che sia veramente di origine marziana.
Confrontando qualsiasi DNA trovato su Marte con sequenze viste nelle camere bianche del JPL, nelle metropolitane del mondo, campioni clinici, acque reflue o la superficie del rover Perseverance prima che lasci la Terra, dovrebbe essere possibile vedere se sono veramente alieni.
Anche se la nostra esplorazione del Sistema Solare ha inavvertitamente trasportato microbi su altri pianeti, è probabile che non saranno più gli stessi di quando hanno lasciato la Terra. Le prove dei viaggi spaziali e gli ambienti insoliti che incontreranno avranno lasciato il segno e li hanno fatti evolvere. Se un organismo terrestre si è adattato allo spazio, o a Marte, gli strumenti genetici che abbiamo a nostra disposizione potrebbero aiutarci a capire come e perché i microbi sono cambiati.
In effetti, le strane nuove specie scoperte di recente sulla ISS dagli scienziati del JPL includevano alcuni degli adattamenti simili a quelli trovati nelle camere bianche (inclusa la resistenza ad alti livelli di radiazioni).
Poiché la biologia sempre più estrema è catalogata in un programma chiamato Extreme Microbiome Project, c’è anche il potenziale per utilizzare gli strumenti nella loro cassetta degli attrezzi evolutiva per il lavoro futuro qui sulla Terra. Possiamo usare i loro adattamenti per cercare nuovi filtri solari, ad esempio, o nuovi enzimi di riparazione del DNA che possono proteggere dalle mutazioni dannose che portano al cancro, o aiutare lo sviluppo di nuovi farmaci.
Alla fine, gli umani metteranno piede su Marte, portando con sé il cocktail di microbi che vivono sopra e dentro i nostri corpi. Anche questi microbi probabilmente si adatteranno, muteranno e cambieranno. E potremo imparare anche da loro.
Potrebbero persino rendere la vita su Marte più tollerabile per coloro che ci vanno, poiché i genomi unici che si adattano all’ambiente marziano potrebbero essere sequenziati, trasmessi sulla Terra per un’ulteriore caratterizzazione e quindi utilizzati per la terapia e la ricerca su entrambi i pianeti.
Date tutte le missioni marziane pianificate, siamo al limite di una nuova era di biologia interplanetaria, dove impareremo gli adattamenti di un organismo su un pianeta e li applicheremo a un altro. Le lezioni di evoluzione e adattamenti genetici sono inscritte nel DNA di ogni organismo e l’ambiente marziano non sarà diverso.
Marte scriverà le sue nuove pressioni selettive sugli organismi che vedremo quando li sequenzieremo, aprendo un catalogo completamente nuovo di letteratura evolutiva.
Questo non è solo per oziosa curiosità, ma piuttosto un dovere per la nostra specie di proteggere e preservare tutte le altre specie.
Solo gli esseri umani comprendono l’estinzione, e quindi solo gli umani possono prevenirla, il che si applica oggi così come avviene da miliardi di anni, quando gli oceani della Terra iniziaro a bollire e il pianeta era troppo caldo per la vita.
È inevitabile che avvenga un certo trasferimento della biologia umana e microbica quando inizieremo a dirigerci verso altre stelle, ma in tal caso non avremo scelta. Alla fine, un’attenta e responsabile contaminazione in avanti è l’unico modo per preservare la vita, ed è un salto che dobbiamo iniziare a fare nei prossimi 500 anni .
