Jsou naživu! Řasy přežily v kosmickém prostoru

Teplota až –270,15 °C, tlak téměř nula. Ionizující záření. To jsou podmínky v kosmu obklopující ostrůvek zeleného života jménem planeta Země. Ještě nedávno by si nikdo nepomyslel, že by něco živého mohlo v kosmu přežít bez ochrany speciálního kosmického plavidla. Až do loňského roku, kdy se na Zemi vrátily řasy druhu Nostoc a Sphaerocystis, kódové označení CCCryo 101-99, které přežily 530 dní (17 měsíců) na panelu Mezinárodní kosmické stanice (ISS) v otevřeném prostoru.

Celý experiment organizoval Fraunhoferův institut buněčné terapie a imunologie v německé Postupimi. Experiment prokázal, že primitivní rostliny dokážou přežít v drsném kosmickém prostředí po mnoho měsíců. Řasy přežily vakuum, přežily extrémní rozdíly teplot a přežily i silné ultrafialové a kosmické záření, které by jinak zničilo veškerý život na Zemi, kdyby ji nechránila atmosféra a magnetosféra. Všechny vzorky kromě jediného experiment přežily. Již během dvou týdnů po svém návratu na Zemi se opět zazelenaly a dál rostly a množily se.

Řasy z Norska a Antarktidy

Experiment byl součástí rozsáhlého projektu BIOMEX (Biology and Mars), který koordinoval Dr. Jean-Pierre de Vera v německém Aerospace Center (DLR) v Berlíně. Do kosmu cestovaly dva druhy řas. Doktor Thomas Leya z Fraunhoferova institutu izoloval zelený kmen řasy CCCryo 101-99 z druhu Sphaerocystis nalezeného na norském ostrově Svalbard a připravil jej společně s cyanobakterií druhu Nostoc (modrozelená řasa CCCryo 231-06) z Antarktidy. CCCryo označuje kulturní sbírku kryofilních řas, tedy takových, které mají speciální adaptační strategie bránící přechlazení a vysušení, což jim umožňuje přežít i za extrémních podmínek.

V nepříznivých podmínkách se řasy Sphaerocystis sbalí do podoby oranžové cysty s tlustými stěnami bohatými na ochranné karotenoidy. Po příchodu dešťů řasy rychle obnoví produkci chlorofylu a opět se stávají zelenými. Po získání vody cysty začínají klíčit a oživnou.

Příprava řas pro experimenty mimo ISS

Dr. Leya stojí v čele pracovní skupiny Extremophile Research & Biobank CCCryo na pobočce Fraunhofer Bioanalytics a Bioprocesses v pobočce v Postupimi. Posledních 18 let skupina zkoumala strategie přežití kryofilních řas, cyanobakterií, mechů, hub a bakterií žijících v polárních oblastech. Již v laboratoři vědci zjistili, že řasy jsou do značné míry odolné k dlouhodobému vysušení, extrémním teplotám nebo UV záření. Podmínky blízké oběžné dráhy Země se však nemohou plně simulovat v laboratořích. „V přípravě na vesmírný experiment na ISS jsme kmeny řas částečně vysušili,“ vysvětluje doktor Leya, „a uvedli do stavu podobného cystě. Byly v klidu, bez potravy, bez rozmnožování.“ Kosmická loď Progress přepravila organismy do vesmíru 23. července 2014 a kapsle Sojuz je vrátila na Zemi. Celkově musely kultury řas vydržet na vnější straně ISS 16 měsíců - fixované na venkovní panel stanice ISS a přikryté pouze transparentním filtrem, který poněkud snižoval radiační dávku. Senzory měřily a zaznamenávaly změny teploty a množství kosmického záření.

Vyšetření DNA řas

Protože silné UV záření může poškodit DNA, studují nyní na Technické univerzitě v Berlíně DNA řas, které absolvovaly kosmický let, aby zjistili, zda byla poškozena, a pokud ano, do jaké míry. Používají také spektroskopické techniky k analýze biomolekul karotenoidů v řasách. Zjištění budou v mnoha ohledech významná - včetně využití pro uvažovanou misi na Mars. Kdyby lidé chtěli vybudovat na Marsu kolonii, museli by si vyrábět na místě potraviny. Řasy produkují kyslík a bílkoviny, což z nich činí dobrý zdroj potravy. Zvláště odolné kmeny by se dokonce mohly pěstovat v povrchových sklenících nebo poloprůhledných stanech.

Jak výsledky využít

Výsledek experimentu dodává určitou váhu „panspermické“ teorii vzniku života na Zemi, tedy že život mohly přinést komety a meteority ze vzdálenějšího kosmického prostoru. Jiná praktická aplikace poznatků se může hodit v potravinářském a kosmetickém průmyslu.

Komponenty z kryofilních řas se mohou stát doplňky výživy nebo ochrany před slunečním zářením. Výrobci kosmetických prostředků možná budou brzy schopni vyrábět UV-ochranné krémy se složkami z těchto řas. Potravinářský průmysl může připravit atraktivní výživové doplňky z řas díky jejich vysokému obsahu omega-3 mastných kyselin, např. kyseliny eikosapentaenové (EPA). Vhodné výrobní metody jsou zatím velmi nákladné, avšak v blízké budoucnosti by se mohly stát komerčně životaschopnými.

Budou následovat další odolné organizmy?

Dr. Leya shromáždil téměř 500 řas a dalších organismů žijících v polárních oblastech a dalších extrémních lokalitách po celém světě. Odborníci se však domnívají, že to je jen zlomek z pravděpodobně existujících více než sto tisíc druhů. To znamená, že máme dobrou šanci najít další takové překvapivě odolné organizmy.

Zdroje:

https://www.fraunhofer.de/en/press/research-news/2017/february/algae-survive-heat--cold-and-cosmic-radiation.html

Andy Coghlan: Algae survive in outer space for over a year. New Scientist, 2017, č. 3113, s. 11

Za fotografie děkujeme Fraunhoferovu Institutu.