Tlenowy szowinista

Steven Price – Gravity


Minął rok od czasu tej notki, gdzie wyjaśniłem czym jest „węglowy szowinizm”. Dlatego to dobra okazja, żeby wytłumaczyć czemu spodziewam się, że jeśli gdzieś tam, pozaziemskie życie rozwinęło się do poziomu sporych, wielokomórkowych istot, to zapewne oddychają one tlenem.

Oczywiście nie mogę mieć co do tego pewności – podobnie jak w przypadku przekonania, że są oparte o węgiel. To dobra okazja na cytat z Richarda Feynmana „mam przybliżone odpowiedzi, potencjalne przekonania i różne stopnie pewności co do różnych rzeczy. Ale niczego nie jestem absolutnie pewien”. Tlenowy szowinizm tylko częściowo wynika z obserwacji życia ziemskiego. Żeby nie rozciągać notki, nie chcę wchodzić w zagadnienie definicji życia ani argumentację za tym, że wymaga ono metabolizmu – czyli spalania/oddychania. Przeskoczmy od razu do argumentów, dlaczego powinien do tego służyć tlen.

Duże (znaczy wielokomórkowe) organizmy będą mieć duże potrzeby energetyczne. Niemal wszystkie wielokomórkowe organizmy na Ziemi, od grzybów przez rośliny po dziobaki, mają mitochondria i oddychają tlenem, wydalając CO2. Nie jest to kwestia planety, czy zbiegu okoliczności, ale chemii. Ocenia się, że beztlenowe oddychanie generuje dziesięć razy mniej energii niż tlenowe. Do niedawna sądzono, że w ogóle wszystkie wielokomórkowce wymagają tlenu. Zaprzeczyło temu odkrycie kolczugowców – największych wielokomórkowców pozbawionych mitochondriów. Mierzą one od 100 do 400 mikrometrów, czyli milionowych części metra. Funkcje energetyczne pełnią u nich hydrogenosomy które, co ciekawe, najprawdopodobniej wyewoluowały z tlenowych mitochondriów.

Nikt nie zaproponował sensownej alternatywy dla tlenu. Byłby to nie lada wyczyn, bo tlen to nie tylko spore możliwości energetyczne. Takie oddychanie jest też stosunkowo proste – glukoza spalana tlenowo dostarcza energii i pozostawia dwutlenek węgla oraz wodę.

Ostatnim argumentem jest jego powszechność we Wszechświecie. To trzeci najczęściej występujący pierwiastek. Jest go ponad dwa razy więcej niż węgla. Podobnie jak w przypadku wody – mamy nie tylko idealne właściwości chemiczne, ale i ogromne zasoby. To sprawia, że nawet jeśli możliwe są alternatywy (bo w końcu życie narodziło się w środowisku beztlenowym), to znacznie bardziej prawdopodobne jest, że duże formy życia sięgną po tlen, podobnie jak to miało miejsce na Ziemi.

Na koniec zła wiadomość. A przynajmniej dla tych, którzy robili sobie nadzieje, że w ciągu najbliższych dwóch-trzech dekad odkryjemy dowody na istnienie życia pozaziemskiego. Ostatnie postępy w szukaniu i analizowaniu planet pozaziemskich są imponujące. Znajdujemy ich setki i oceniamy że jest ich co najmniej tyle, co gwiazd. Stawiamy pierwsze kroczki w analizowaniu ich atmosfer. Wiemy, że chemia jest nieubłagana a tlen jest bardzo aktywnym pierwiastkiem. Gdyby rośliny bezustannie nie produkowały O2, zniknąłby z naszej atmosfery bardzo szybko. I nie potrzeba byłoby do tego oddychających form życia. Jest cały szereg procesów i związków, które chętnie uwiązałyby tlen.

Nasuwa się zatem wniosek, że jeśli w atmosferze pozaziemskiej planety wykryjemy spore ilości tlenu, będzie można przyjąć, że istnieje tam życie. Być może przegapimy proste formy życia, którego metabolizm nie korzysta z tlenu na wielu planetach, ale odkryjemy to oddychające tlenem… Niestety ostatnie badania sugerują, że nie będzie tak łatwo. Czerwone karły, stanowiące około trzech czwartych gwiazd w Drodze Mlecznej, emitują znacznie więcej promieniowania ultrafioletowego niż Słońce. Może ono wywoływać reakcje chemiczne w atmosferach planet, których owocem będzie ozon i tlen. Innymi słowy obecność O2 w ich spektrum będzie jedynie dawało nadzieję, że coś tam oddycha i być może wpatruje się w gwiazdy. Poszukiwanie pozaziemskiego życia stało się nieco trudniejsze.