Er vira den nye grænse for astrobiologi?

De er den mest udbredte form for liv på Jorden, men vira – eller deres frølignende hviletilstand, kendt som virioner - er afvigere i vores søgen efter liv på andre planeter. Nu, en gruppe videnskabsmænd presser på for, at astrobiologer skal overveje at søge efter vira ud over Jorden mere seriøst.

I NASAs nuværende astrobiologistrategi, vira er nævnt seks gange på de 250 sider, skriver forfatterne til et nyligt papir Astrovirology:Viruses at large in the Universe. De opfordrer til, at studiet af vira skal inkorporeres i udenjordiske videnskabsmissioner og astrobiologisk forskning derhjemme, og har en tjekliste for de handlinger, der er nødvendige for at sætte vira på det interplanetariske kort.

"Virus er en integreret del af livet på Jorden, som vi kender det, " siger Ken Stedman, en virolog ved Portland State University's Center for Life in Extreme Environments og en medforfatter på papiret. Hvis vi skal tænke på liv på den tidlige jord eller gammelt eller nuværende liv på andre planeter, vi skal tænke på vira, han siger.

Det er mere end et århundrede siden, at videnskabsmænd opdagede den første virus, og i årtier var det blot kendt som et "meget lille sygdomsfremkaldende middel". Afdøde nobelpristager Sir Peter Medawar omtalte dem endda som "en dårlig nyhed pakket ind i et protein". Stedman og kolleger skriver.

Deres nuværende definition er mere kompliceret, og mindre ærekrænkende:vira er enheder, hvis genom replikeres inde i levende celler, og er i stand til at overføre det virale genom til andre celler. Som denne definition antyder, vira omfatter hele reproduktionscyklussen - og de har brug for andre levende celler for at formere sig. Virioner, på den anden side, er de virale frø, der kan blive til vira, hvis de sker på kompatible levende celler, som de kan replikere. På jorden, virioner og vira går hånd i hånd med livet, og hvis vi finder førstnævnte på andre planeter, kunne de pege på, at cellulært liv engang har eksisteret på dem.

På jorden, vira menes at overstige cellulære livsformer med en faktor 10. Og vores planet vrimler med virioner. Faktisk, en teskefuld havvand kan indeholde op til 50 millioner virioner.

"Det giver mening at lede efter de ting, der sandsynligvis vil være de mest udbredte, " siger Stedman, som også er formand for Virus Focus Group i NASA's Astrobiology Institute. "Hvis en fremmed intelligens kom til Jorden på udkig efter liv, de ville sandsynligvis få en prøve af havvand, fyldt med virioner. Det fremmede liv ville komme til den konklusion, at Jorden er beboet af virioner."

Imidlertid, der er i øjeblikket ingen udenjordiske missioner, der planlægger at jage virioner i vandfanerne på Jupiters måne Europa eller Enceladus-strålerne.

"Astrovirologi er ikke mere, eller mindre, gyldig end astrobiologi, " siger Don Cowan, direktør for Center for Microbial Ecology and Genomics ved University of Pretoria. "Der er ingen grund til, at astrovirologi ikke skal betragtes med samme vægt som 'prokaryot' [dvs. bakteriel] astrobiologi, især da læren fra Jordens biologi er, at enhver kendt organisme har en eller [nogle gange mange] flere virusparasitter."

En del af årsagen til astrovirologiens fravær fra rumvidenskabens dagsordener, Stedman siger, er, at virologer ikke har nået ud til astrobiologer og drevet sagen om virionjagt. En anden væsentlig årsag er teknisk:virioner er små (med diametre fra 20 nanometer til over en mikrometer), og så har forskere brug for transmissionselektronmikroskoper for at se deres unikke og varierede former.

"Selvom dette måske ikke er svært på Jorden, det virker usandsynligt, at et transmissionselektronmikroskop vil blive sat på et rumfartøj inden for en overskuelig fremtid, " bemærker forfatterne.

Det var et af forfatternes mål med at skrive deres papir – at stimulere udviklingen og afprøvningen af ​​teknologier, som videnskabsmænd kunne bruge fjerntliggende steder til at opdage virioner.

"Vi er nødt til at lede efter biosignaturer, og morfologierne af disse virioner er ekstremt karakteristiske, siger Stedman.

Imidlertid, en anden udfordring er at finde en måde at lede efter ukendte virioner. "Vi skal være forsigtige, når vi prøver at finde genomer af ting, som vi ikke ved er der, " siger Stedman. Selvom der er teknikker til at identificere kendte vira, såsom high throughput sekventering eller high density microarrays, at identificere virkelig nye virioner kunne udgøre et problem, skriver forfatterne.

Forskere kan jage efter udenjordiske cellulære livsformer, såsom bakterier eller mere komplekst liv, ved at lede efter bestemte kemikalier på en planet eller i dens atmosfære, men virioner skaber ikke biprodukter som metan eller ilt. Men, forfatterne antager, hvis vira engang havde inficeret liv på andre planeter, måske ændrede disse vira værtsorganismens stofskifte, og dette kunne fjerndetekteres fra Jorden. En mulighed er, at værtsorganismers kemiske biprodukter kan være lidt anderledes end dem, der ikke var blevet inficeret med virus. Hvis dette var tilfældet, dette kunne være en proxy til at detektere cellulært liv og vira.

På kort sigt, astrovirologerne foreslår, at blandt andet, forskere skal finde karakteristiske virusbiosignaturer; overveje virusdetektionseksperimenter for Europa og Enceladus; og inkludere virusmodeller i vores modeller for gamle oceaner og andre planeter.

Imidlertid, Stedman siger, at selvom der ikke var virioner på andre planeter, det ville være en vigtig opdagelse. "Hvis vi finder et andet sted, hvor levende celler ikke har vira forbundet med dem, [så] ville det være noget meget anderledes end Jorden og meget interessant."

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra NASAs Astrobiology Magazine. Udforsk Jorden og videre på www.astrobio.net.