EKOPOIEZA MARSA – PRILOŽNOSTI IN OVIRE, KI JIH PREDSTAVLJA INŽENIRING NOVEGA EKOSISTEMA IZ VIDIKA PRIMERJAVE MED POZNANIMI SIMBIOZAMI EKSTREMOFILOV

UNIVERZA V LJUBLJANI
BIOTEHNIŠKA FAKULTETA
ODDELEK ZA BIOLOGIJO
Nejc DRAGANJEC
EKOPOIEZA MARSA – POT OD PUŠČAVSKO RDEČE DO DOMAČE
ZELENICE
PRILOŽNOSTI IN OVIRE, KI JIH PREDSTAVLJA INŽENIRING NOVEGA EKOSISTEMA IZ
VIDIKA PRIMERJAVE MED POZNANIMI SIMBIOZAMI EKSTREMOFILOV
Seminarska naloga pri predmetu Uvod v odnose med organizmi
(Mentor: prof. dr. Rok Kostanjšek)
Ljubljana, 21. 12. 2012

2
Draganjec N. Ekopoieza Marsa – pot od puščavsko rdeče do domače zelenice.
Seminarska naloga. Ljubljana, Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, Oddelek za biologijo, 2012
POVZETEK:
Bistveni korak ustvarjanja novega okolja, primernega za poselitev ljudi, je načrtna
vzpostavitev stabilnega ekosistema (ekopoieza). Odnosi med organizmi v stabilnem
ekosistemu so kompleksni in težko predvidljivi, dodatno pa ekopoiezo otežujejo še ekstremni
okoljski pogoji, ki ožijo nabor potencialnih kandidatov in s tem biološko pestrost. Ekstremna
okolja na Zemlji ponujajo nekaj odgovorov in nakazujejo, da se tudi v ekstremnih razmerah
spletejo trdne simbiotske naveze, ki simbiontom celo omogočajo preživetje. V nalogi je
raziskan potencial lišajev za ekopoiezo v Marsovih okoljskih razmerah.
KLJUČNE BESEDE:
teraformiranje, ekopoieza, ekstremofili, lišaji, Mars, eksobiologija, simbioza
VPRAŠANJA IZ SNOVI:
1. Kaj je ekopoieza in kako poteka?
2. Kateri so ključni okoljski pogoji, ki omogočajo življenje, kot ga poznamo na Zemlji?
3. Kateri organizem bi nam lahko predstavljal model pri iskanja življenja izven
zemeljske biosfere in zakaj je pri preživetju v ekstremnih pogojih tako uspešen?

3
VSEBINA
1 Uvod.................................................................................................................................... 4
1.1 Ekopoieza .................................................................................................................... 4
1.2 Vedno ta Mars ............................................................................................................. 5
2 Ekstremna okolja in Mars na Zemlji................................................................................... 8
2.1 Ekstremna visokogorja ................................................................................................ 8
2.2 Permafrost.................................................................................................................... 8
2.3 Visokogorske in arktične puščave ............................................................................... 8
2.4 Tekma za poselitev ...................................................................................................... 9
3 Lišaji – simbioza, pripravljena za Mars............................................................................ 11
4 Vizija nadaljnjega raziskovanja ........................................................................................ 14
5 Viri .................................................................................................................................... 16

4
1 UVOD
Populacija ljudi se nenehno povečuje in bo v 21. stoletju neizbežno presegla 10 milijard, tudi
v primeru, da bi rodnost in umrljivost izenačili z današnjim dnem in s tem odvzeli naravni
prirast. Hkrati s tehnološkim razvojem eksponentno narašča tudi potreba po energiji in
izčrpavanju naravnih bogastev. Zmožnosti Zemlje tako postajajo iz dneva v dan večji
problem. Rešitev trajnostnega preživetja s poselitvijo našega osončja je prisotna v popularni
in znanstveni kulturi že stoletja, vendar do nedavnega bolj kot predmet znanstveno-fantastične
literature ali populističnega napovedovanja in ugibanja daljnje prihodnosti. S hitrim razvojem
tehnologije v 20. stoletju in okoljskimi problemi, ki so nam zaželeli dobrodošlico v 21.
stoletje, pa so še nedavno šaljive ideje dobile zelo resen znanstveno-raziskovalni pomen.
Sicer novega ''dvorišča'' res ne potrebujemo že jutri in se bomo verjetno lahko z malo
varčnosti in obnovljivosti naravnih virov na domačem vrtu povsem udobno preživljali še kar
nekaj generacij. Toda glavni izziv ustvarjanja novega prostora, primernega za poselitev ljudi,
je ravno v ekstremno dolgih dobah, ki so potrebne za tako gromozanski projekt. Stoletje (in
verjetno še precej dlje) dolg proces pa zahteva tudi zgodnje načrtovanje. In v luči tega
dolgega trajanja in hkrati hitrih sprememb ter izčrpavanja trenutno dosegljivih virov se
sprašujem, ali imamo resnično toliko časa, da si lahko privoščimo odlašanje.
V tej nalogi bom predstavil rezultat raziskovalnega dela, ki ta trenutek že intenzivno poteka.
Prav tako bom raziskal lastno hipotezo, da v zemeljskih ekosistemih že obstajajo združbe
organizmov, ki so že primerne za prvi korak ekopoieze. Zaključil pa bom s predlogi in
smernicami za nadaljnje delo.
1.1 EKOPOIEZA
Po definiciji je ekopoieza vzpostavitev umetno sestavljenega, a stabilnega in samozadostnega
ekosistema na planetu brez življenja (Fogg, 1998). Je neizbežni del procesa teraformiranja. V
katerem delu nastopi, v samem začetku ali le kot zaključni korak, pa je v veliki meri odvisno
od začetnih okoljskih pogojev, avtorja in postopka, ki ga za teraformiranje planeta predlaga.
Avtorji, ki izhajajo iz bolj mehanskega, industrijskega ali fizikalnega stališča, se običajno
nagibajo k bolj industrijskemu pristopu in načrtnim mehanskim spremembam. Pri takih
avtorjih je vzpostavitev stabilnega ekosistema le zaključek del, kot je npr. sejanje trave

5
zaključek del na gradbišču (McKay in Marinova, 2001; Gerstell, et al., 2001; Fogg, 1998;
Fogg, 1993).
Avtorji, ki izhajamo iz bolj naravoslovnega stališča, pa v ekopoiezi vidimo ne le ''estetsko
vrtičkanje'', ampak se zavedamo velikega potenciala in moči, ki ga prinaša eksponentno
naraščajoče sinergistično delovanje rastoče biosfere na abiotični del ekosistema (Cockell,
2010; Graham, 2004; Graham, 2003; Miller, 1998; McKay, 1991).
Ekopoieza običajno poteka v 4 korakih. V prvem koraku zaporedja se v litosfero, hidrosfero
in/ali atmosfero uvede kolonizacijske organizme. Potencialni kandidati morajo ustrezati
mnogim pogojem. Običajno so to pionirski organizmi, ekstremofili, ki so se sposobni spopasti
s težkimi pogoji neživega okolja, katerega pogoji bodo v začetku ekopoieze močno nihali.
Prav tako morajo biti prvi člen prehranjevalne verige. To so organizmi, ki za svoje preživetje,
rast in razmnoževanje ne potrebujejo organskih hranil (Graham, 2003). Torej pridejo v poštev
le avtotrofni metabolizmi, med njimi najbolj izstopajoča kemo-lito avtotrofija in foto-
avtotrofija. V kolikor ekopoiezo privzamemo kot sredstvo teraformiranja in ne le kot
krajinsko arhitekturo, morajo kandidati prinašati tudi korist k okolju. Korist iz našega –
antropocentričnega vidika teraformiranja. S svojo prisotnostjo morajo utrjevati neprimerne
površine, spreminjati atmosferske pogoje in plinsko sestavo, zagotavljati organski material in
hrano za organizme druge stopnje kolonizacije (Cockell, 2010; Graham, 2003).
Predmet te seminarske naloge bo prvi korak ekopoieze. V zaporedju pa nato sledijo še
vpeljava konkurenčnih organizmov, ki s povratnimi zankami stabilizirajo in umirijo
eksponentno rast primarne združbe. Ta korak pride na vrsto šele po vzpostavitvi stabilne UV-
zaščitne plasti in zadostne koncentracije kisika. Na tej točki se biosferi na planetu lahko
pridružijo tudi ljudje (Graham, 2003). V tretjem koraku se ekosistem dodatno stabilizira z
vpeljavo dodatne pestrosti vrst in vzpostavitvijo stabilne prehranske verige. V zadnjem
koraku ekopoieze dobimo povsem samostojen in samoregulativen ekosistem, v katerem vajeti
prevzame evolucija, ki skozi naravno selekcijo in adaptacijo zapolni vse okoljske niše novega
planeta.
1.2 VEDNO TA MARS
Ljudje smo po naravi raziskovalci. Raziskujemo sami sebe, druge, predvsem pa okolje okoli
sebe. Skozi celotno zgodovino se je vedno znova izkazalo, da za svoj obstoj potrebujemo

6
izziv, potrebujemo obljubo novega obzorja, ki se skriva za poznanim. Naj si bo to nova plaža
za vogalom, kar nas je poneslo iz Afrike po celem planetu, eksotične začimbe Indije, ki se
skrivajo za zahodnim obzorjem Atlantika, ali pa skrita stran Lune, ki nam vedno kaže isti
obraz. Civilizacija, tako kot ljudje, uspeva zaradi izziva in brez njega propada.
Mars tako predstavlja ravno pravšnji izziv. Sama pot na Mars nam je tehnološko že zdavnaj
dostopna. S porastom splošnega zanimanja za vesolje in hitrim razvojem vesoljske
tehnologije v privatnem gospodarstvu pa postaja tudi povsem ekonomsko dostopna. Ravno v
letu 2012 smo tako dočakali prve javne napovedi in roke za človeške misije. Tekma za
naslednji ''mali korak'' se je pričela.
Ne le z vidika izziva, Mars nudi tudi verjetno najbolj primerno platformo za ekopoiezo in
teraformiranja v našem osončju.
Za ekopoiezo mora okolje zadostiti trem ključnim pogojem biosfere. Ponujati mora zadosten
dostop do vode, temperaturo, ki omogoča tekočo vodo in zadostno razpoložljivost elementov
ključnih za življenje (C, H, N, O, P in S) (McKay, et al., 1991).
Tabela 1: Okoljski pogoji in sestava atmosfere na Marsu in Zemlji (Graham, 2004; Rettberg, 2004)
Parameter Mars Zemlja
Povprečna temperatura - 60 °C + 15 °C
Območje temperature - 145 °C do + 20 °C - 60 °C do + 50 °C
Sončna obsevanost (PAR) 860 µmol kvanta m-2
s-1
2,000 µmol kvanta m-2
s-1
UV obsevanost > 190 nm > 300 nm
Atmosferski pritisk 5 – 10 mbar 1,013 mbar
Atmosferska sestava
N2 0,189 mbar (2,7 %) 780 mbar (78 %)
O2 0,009 mbar (0,13 %) 210 mbar (21 %)
CO2 6,67 mbar (95,3 %) 0,38 mbar (0,038 %)
Ar 0,112 mbar (1,6 %) 10,13 mbar (1 %)
Glavni problem bi lahko predstavljal primanjkljaj razpoložljivega dušika, ki ga je v ozračju
zelo malo. Vendar bi glede na lego v osončju moral Mars vsebovati več težjih elementov, kot
jih vsebuje Zemlja, tako da se predvideva, da je bil dušik v zgodnjih dneh Marsa, ko je bila na

7
njem še prisotna tekoča voda, uskladiščen v obliki nitratov. Ostali elementi so prisotni v več
kot zadostnih količinah (Rettberg, 2004).
Mars je tako v kombinaciji bližine, okoljskih pogojev, ki jih ponuja, in zmogljivosti trenutne
tehnologije najbolj primeren za naslednji korak raziskovanja našega osončja in najbolj
primeren kandidat za uspešno ekopoiezo.

8
2 EKSTREMNA OKOLJA IN MARS NA ZEMLJI
Življenje vedno najde pot. Ne le pot, v ekstremih razmerah je našlo celo svoj dom. Življenje
najdemo v najbolj nepričakovanih okoljih: od zamrznjene puščave do nad-vrele vode okoli
vrelcev na dnu oceanov. Ko iščemo primerne kandidate, ki so potencialno prilagojeni za
spopad z Marsovimi razmerami, je potrebno upoštevati omejujoče faktorje, ki jih lahko
najdemo tudi na Zemlji. To so nizke povprečne temperature, primanjkljaj dušika (potencialno
prisoten v presežku kot nitrat) in aktivnost vode (količina vode, ki je na razpolago za
metabolno aktivnost) (McKay, 1991I).
2.1 EKSTREMNA VISOKOGORJA
Okolja visokogorij so zanimiva za iskanje organizmov, ki so vsaj delno že prilagojeni na
Marsove razmere zaradi nizke povprečne temperature in hipobarije. Določena območja so
tudi izredno suha, k nizki aktivnosti vode pa pogosto prispevajo tudi nizke temperature. Ena
izmed skupin organizmov, ki jih najdemo v teh okoljih, so lišaji, na katerih že potekajo
raziskave in so že izkazali neverjetno trdoživost in pripravljenost na Marsove razmere.
(Raggio et al., 2011; Johnson et al., 2011; De Vera et al., 2010)
2.2 PERMAFROST
Permafrost je okolje, katerega obstoj je že bil odkrit na Marsu. Predvideva se celo, da je
permafrosta na južni polobli Marsa ogromno, tudi do nekaj 100 metrov globine (McKay,
1991I). Zato je Zemljin permafrost, ki si je z Marsovim predvidoma precej podoben
(Morozova et al., 2007), zelo zanimivo okolje za iskanje kandidatov. Značilnost permafrosta
so izredno nizke temperature in z njimi povezana nizka razpoložljivost vode. Velika prednost
Marsa je v tem primeru presenetljivo ena njegovih največjih hib – ekstremno nizek zračni
pritisk (5–10 mbar). Tako nizek pritisk močno vpliva na točko zmrzišča in s tem povezano
vodno razpoložljivostjo, ki je v plasteh na atomski ravni mikrobom razpoložljiva tudi globoko
pod 0 °C.
2.3 VISOKOGORSKE IN ARKTIČNE PUŠČAVE
Puščave ponujajo očitno skupno točko z Marsom – primanjkljaj vode. Lahko pa združujejo
tudi ekstremno nizke povprečne temperature, močna in hitra nihanja dnevne temperature,
hipobarijo itd. Skratka ponujajo najboljši približek površinskih razmer na Marsu z morda
izjemo prej omenjenega permafrosta pod površinskimi erozijskimi nanosi (McKay in
Marinova, 2001).

9
Tako ni presenetljivo, da testiranja opreme, namenjene na Mars, zelo pogosto potekajo na
takih območjih. Predvsem visokogorska puščavska območja Andov so pogosto poimenovana
Mars na Zemlji. V puščavi Atakama je v lasti NASA (National Aeronautics and Space
Administration) stalna Mars postaja, kjer potekajo priprave, predvsem pa iskanje in
preučevanje življenja, ki bi lahko uspevalo na Marsu.
2.4 TEKMA ZA POSELITEV
Praviloma prvi poselijo novo okolje pionirski organizmi, kasneje pa v stabilnem ekosistemu
prevladujejo pestre združbe, ki med seboj tekmujejo ali sodelujejo in z mnogimi povratnimi
zankami ekosistem stabilizirajo. Toda ali ekstremna okolja izstopajo tudi po biotskem profilu?
Ne nazadnje ekstremne razmere in potrebne prilagoditve močno omejujejo potencialno
biološko pestrost.
Prvi problem pri raziskovanju simbioz je problem same raziskovalne metode in raznolikost
odnosov med mikrobnimi združbami. Če je simbioza obligatorna, se kaj hitro zgodi, da pri
vzorčenju izpustimo ključnega partnerja, ali pa ob gojenju ne zadostimo pogojem za rast vseh
partnerjev v navezi. Tako izgubimo celotno verigo in izolacija, gojitev in klasifikacija niso
mogoče. Po raziskavah okoljskih vzorcev z modernimi molekularnimi tehnikami je bila
postavljena ocena, da več kot 99 % mikrobnih vrst ne znamo gojiti. Verjetno je velik del tega
odstotka ravno zaradi trenutnih metod in postopkov določanja, ki zahtevajo izolacijo, s tem pa
izključujejo vse obligatorne simbiotske naveze, ki jih še ne znamo predvideti v namenskih
medijih za gojišča (Klitgord in Segre, 2010).
Po drugi strani simbioza ni nujno obligatorna, ampak partnerjem le olajša preživetje v
ekstremnih pogojih. Ker pa optimalni laboratorijskih pogoji pogosto ne predstavljajo potrebe
za simbiozo, le te pogosto niti ne opazimo. S tem laboratorijsko dobljeni rezultati ne
predstavljajo dejanskega stanja v okolju (Klitgord in Segre, 2010).
Ekstremna okolja so zelo različna. Lahko so hitro spreminjajoča ali prav omejujoče rigidna.
Ekstremna okolja, zanimiva z vidika ekopoieze Marsa, spadajo v prvo skupino. Poleg tega so
to okolja, kjer so viri energije redki, voda težko dostopna in tudi hranil je predvidoma malo.
Organizmi taka okolja praviloma poseljujejo v mikrozdružbah, ki uspevajo v mikro ekoloških
žepih, primernih za bivanje, ali pa kot biološke skorje na površinah. Take združbe sestavljajo
predvsem cianobakterije, zelene alge, mikro-glive, mahovi, jetrnjaki in lišaji.

10
To so skupine organizmov, znane po tvorjenju simbioz, bodisi na gostiteljski strani, kjer je
simbioza obligatorna za preživetje (npr. mikobiont v simbiozi lišaja), ali kot simbiont, kjer je
odnos mutualističen, a za preživetje v manj ekstremnih pogojih ni obligatoren (npr fikobionta
v simbiozi lišaja). Resnična moč skupnega sodelovanja in združitve prednosti simbiontskih
partnerjev se pokaže ravno v takih hitro spreminjajočih in z viri energije ter aktivnostjo vode
revnih ekstremnih okoljih. Tam, kjer ne eden in ne drugi partner samostojno ne bi mogel
preživeti, simbioza ponuja življenju korak naprej.
Tako lahko sklepamo, da v ekstremnih okoljih navkljub nizki biološki pestrosti prihaja do
močnih interakcij in medsebojne odvisnosti organizmov.

11
3 LIŠAJI – SIMBIOZA, PRIPRAVLJENA ZA MARS
V zadnjih treh desetletjih je že bilo opravljenih kar nekaj raziskav s področja preživetja
ekstremofilov v Marsovih razmerah. Raziskuje se predvsem metanogene arheje, sulfatne
reducente, deinokoke in ostale ekstremne psihrofile (Moeller, et al., 2012; De Vera, et al.,
2010; Smith, et al., 2009; Morozova in Wagner, 2007; Morozova, et al., 2007; Rettberg, et al.,
2004; Graham, 2004). Presenetljivo se je izkazalo, da lahko v ekstremnih razmerah preživijo
tudi evkariontski organizmi, predvsem združbe iz kriptoendolitičnih okolij. V tej skupini so
raziskani predvsem lišaji (Buellia frigida in Xanthoria elegans, slednji uspeva tudi v
Sloveniji), glive (Cryomyces antarcticus in Cryomyces minteri) in celo nekatere živali, znane
po trdoživosti in sposobnosti preživetja ob skoraj popolni izgubi vode v telesu (anhidrobioza),
kot npr. skupina tardigradov (Tardigrada). Kot modelni organizem preživetja v ekstremnih
izven zemeljskih razmerah pa se vedno bolj uveljavljajo ravno razne vrste lišajev (Raggio et
al., 2011; Johnson et al., 2011; De Vera et al., 2010).
Simbiotsko razmerje mikobionta in fotobionta je v primeru lišaja še posebno primerno za
preživetje v okolju z izredno nizko vodno aktivnostjo, visokim sevanjem, nizkimi
povprečnimi temperaturami in hitrimi nihanji le te. Prednost simbioze se pokaže v izredno
odporni razporeditvi celic v strukturi lišaja. Mikobiont zagotavlja visoko odpornost na razne
oblike sevanja in podtlak s proizvodnjo sekundarnih metabolitov in prostorsko strukturo, ki
ščiti bolj občutljivi fotobiont (De Vera et al., 2010). Mikobiont in fotobiont v sodelovanju
ustvarjata tudi želatinasti ovoj, ki domnevno pomaga pri zaščiti, podobno kot polisaharidni
matriks v biofilmih prokariontov (De Vera et al., 2010).
Tako ne preseneča, da vzbujajo lišaji veliko pozornost med raziskovalci. V zadnjih petih letih
je bilo opravljenih več poskusov v simuliranih okoljskih razmerah Marsa, kot tudi povsem
lastna misija na mednarodni vesoljski postaji (ISS) v okviru Expose-E eksperimenta, kjer je
bil Xanthoria elegans odprto izpostavljen pogojem vesolja. (Wassmann et al., 2012; Rabbow,
2012; Moeller et al., 2012)
Eden izmed zadnjih objavljenih člankov poskusa prilagoditev Xanthoria elegans na Marsove
okoljske pogoje je pokazal kar nekaj zanimivih izsledkov preživetja, prilagoditve in celo
uspešne fotosinteze (De Vera et al., 2010).

12
Poskus je potekal v štirih variacijah, od katerih je najbolj zanimiva zadnja, dolgoročna
simulacija Marsovih razmer, ki so prikazane v Tabeli 1. Celotna steljka lišaja je bila v trajanju
22 dni izpostavljena realnim nihanjem temperature od -80 °C do +20 °C, vodni aktivnosti od
0.1 do 0.9 (s povprečjem 0.52, kar je krepko pod do sedaj predvideno spodnjo mejo 0.8 za
preživetje večine evkariontov), atmosfersko sestavo plinov enako Marsovi atmosferi, tlak
1000 Pa, ki ustreza zračnemu tlaku v Marsovih nižinah in vrednost fotosintetsko aktivnega
sevanja (PAR) 131.67 µmol kvanta m-2
s-1
, kar je pravzaprav še precej manj, kot so izmerjene
vrednosti na Marsu (Tabela 1De Vera et al., 2010).
Dolgoročna izpostavljenost je podala zelo presenetljiv rezultat. Na Sliki 1 vidimo, da se
vitalnost obeh simbiontov v dobi 22 dni skoraj ni spremenila. Rezultati kažejo, da nihanja
temeperature, hipobarija in nizka vodna aktivnost ne vplivajo na zmožnost preživetja lišajev v
Marsovih razmerah (Slika 1De Vera et al., 2010).
Toda golo preživetje za ekopoiezo ne zadostuje. Organizem mora v novem okolju tudi rasti in
se širiti. Prvi korak k rasti pa je pridobivanje energije. Pri lišajih je to fotosinteza.
Poleg viabilnosti v dolgoročni izpostavljenosti je dobro raziskana tudi sposobnost fotosinteze
v Marsovih razmerah. Le-ta je odvisna od temperature, parcialnega tlaka CO2 in vrednosti
PAR. Rezultati raziskave so pokazali, da nizek atmosferski tlak in visok parcialni tlak CO2
Slika 1: Vitalnost simbiontov lišaja po izpostavljenosti Marsovem okolju (~600 Pa; 95 % CO2; 22 dni)
(De Vera et al., 2010).

13
zelo pozitivno delujeta na zmožnost fotosinteze. Iz Slike 2 je razvidno, da se je pri
atmosferski sestavi, enaki Marsovi, ob postopnem nižanju tlaka fotosintetska aktivnost
neprestano povečevala in se pri 600 Pa stabilizirala na celo isti ravni kot pri enaki temperaturi
v zemeljski atmosferski sestavi in tlaku (De Vera et al., 2010).
Rezultati nakazujejo, da bi bila fotosinteza možna na nekaterih področjih Marsa. Ko bi iskali
področja, na katerih lišaji ne bi le preživeli, ampak bi bili tudi metabolno aktivni, bi se morali
omejiti na ekvatorialno območje, kjer temperature dnevno dosežejo tudi 27 °C (Carr, 2003,
cit. po De Vera et al., 2010). Pomembno bi bilo upoštevati tudi razpoložljivost vode, ki je za
metabolno aktivnost lišajev mnogo bolj pomembna, kot le za golo preživetje.
Slika 2: Fotosintetska aktivnost v simulirani Marsovi atmosferi (95 % CO2) s padajočim tlakom do 600
Pa pri temperaturi 15 °C (De Vera et al., 2010).

14
4 VIZIJA NADALJNJEGA RAZISKOVANJA
Marsove razmere ponujajo unikaten profil izzivov, s katerimi bi se pionirski organizmi morali
biti sposobni spopasti. Znanih je kar nekaj vrst, ki razmere preživijo, in nekaj, ki bi
potencialno lahko celo večale svojo biomaso. Toda do sedaj ni bila odkrita še nobena
posamezna vrsta, ki bi samostojno v vseh danih razmerah ne le preživela ampak se tudi širila
in proizvajala stranske produkte, ki so iz našega antropocentričnega vidika nujni za
teraformiranje.
Zakaj tak organizem še ni bil odkrit? Verjetno zato, ker tudi na Zemlji ne obstaja. Še najbližje
se je želenemu rezultatu do sedaj približala simbioza glive in cianobakterije v obliki lišaja,
kjer so posamezne naloge zaščite, pridobivanja elementov, vode in energije razdeljene med
partnerji. Poleg tega pa s svojo temno obarvanostjo povsem pasivno višajo stopnjo absorbcije
sevanja (albedo površja) in s tem višajo temperaturo okolja. Ravno višanje povprečne
površinske temperature pa je prvi in ključni korak, ki bo v ekopoiezi in teraformiranju nato
sprožil kopico pozitivnih povratnih zank, ki bodo vse nadaljnje korake pospešili (Badescu V.,
2005).
Dosti bolj logično bi bilo torej razmišljati o primernih organizmih z vidika dejanskih
okoljskih razmer. Z vidika združb, simbioz in sodelovanja, ne pa z vidika raziskovalnih
metod, katerih sestavni del je običajno izolacija vsakega organizma posebej in iskanja
idealnega kandidata, ki opravi delo samostojno. Tako predlagam, da začnemo na Marsu tam,
do kamor je štafeta naravne selekcije na Zemlji že pritekla, saj je to idealna priložnost za nas,
da se izognemo milijonom let počasne ko-evolucije.
Lišaji so se izkazali kot odličen modelni organizem preživetja v zunaj zemeljskih razmerah.
Ustrezajo z vidika ekopoieze, vendar sami po sebi ponudijo precej malo z antropocentričnega
vidika teraformiranja. Prirast je prepočasen, večanje albeda površja je sicer pozitiven
doprinos, a sam po sebi premalo. Plinska sprememba atmosfere je za prvi korak prav tako
neustrezna. Bistvo uspešnega teraformiranja bo dvig povprečne temperature za 60 K. Nižanje
parcialnega tlaka CO2, kot posledica delovanja lišajev, je v prvem koraku teraformiranja
pravzaprav nezaželeno.
Za nadaljnje delo predlagam raziskovanje druge skupine organizmov. To so metanogene
arheje iz sibirskega permafrosta. Njihova očitna prednost je produkcija metana, ki je uspešen

15
toplogredni plin. V že obstoječih raziskavah so se izkazale kot izredno trdožive in sposobne
preživeti v Marsovih razmerah (Morozova et al., 2007). Zadnji podatki iz roverja Curiosity
namigujejo celo na že obstoječo metanogeno biološko dejavnost v Marsovem
podpovršinskem permafrostu, kar bi lahko bil dodatni argument za raziskave v podobnem
okolju na Zemlji. Čeprav so nam lišaji že dokazali uspešnost simbioze v ekstremnih pogojih
in se tudi metanogene arheje pogosto pojavljajo v tesnih simbiotskih odnosih z ostalimi
organizmi, so vse raziskave do sedaj temeljile na izolaciji iz okoljskih vzorcev in primerjavi
posameznih izoliranih sevov. Za bodoče raziskovalno delo bi bilo zanimivo pogledati v te
odnose in s simuliranimi Marsovimi okoljskimi študijami primerjati faktor preživetja in
predvsem primerjati stopnjo metabolne dejavnosti med čistimi kulturami in mešanimi
kulturami v različnih poznanih simbiontskih kombinacijah in celo z okoljskimi vzorci v vsej
svoji pestrosti že obstoječe med mikrobne interakcije in sodelovanja.

16
5 VIRI
McKay C. P., Toon O. B., Kasting J. F. 1991. Making Mars habitable. Nature, 352: 489–496
Fogg M. J. 1993. Terraforming: A review for Environmentalists. The environmentalist, 13, 1:
7–17
Fogg M. J. 1998. Terraforming Mars: a review of current research. Adv. Space Res., 22, 3:
415–420
Miller W. R. 1998. An ecological approach to terraforming, mapping the dream. Waterloo,
Ontario, Canada, University of Waterloo, 61 str.
Gerstell M. F., Francisco J. S., Yung Y. L., Boxe C., Aaltonee E. T. 2001. Keeping Mars
warm with new super greenhouse gases. PNAS, 98, 5: 21154–2157
McKay C. P., Marinova M. M. 2001. The physics, biology, and environmental ethics of
making Mars habitable. Astrobiology, 1, 1: 89–109
Graham J. M. 2003. Stages in the terraforming of Mars: the transition to flowering plants.
Space technology and applications international forum, 654: 1284–1291
Graham J. M. 2004. The biological terraforming of Mars: planetary ecosynthesis as ecological
succession on global scale. Astrobiology, 4, 2: 168–195
Rettberg P., Rabbow E., Panitz C., Horneck G. 2004. Biological space experiments for the
simulation of Martian conditions: UV radiation and Martian soil analogues. Advances in
space research, 33: 1294–1301
Badescu V. 2005. Regional and seasonal limitations for Mars intrinsic ecopoiesis. Acta
Astronautica, 56: 670–680
Morozova D., Mohlmann D., Wagner D. 2007. Survival of methanogenic archaea from
siberian permafrost under simulated Martian thermal conditions. Orig life Evol Biosph, 37:
189–200

17
Morozova D., Wagner D. 2007. Stress response of methanogenic archaea from Siberian
permafrost compared with methanogens from nonpermafrost habitats. FEMS microbial Ecol,
61: 16–25
Smith D. J., Schuerger A. C., Davidson M. M., et al. 2009. Survivability of Psychrobacter
cryohalolentis K5 under simulated Martian surface conditions. Astrobiology, 9, 2: 221–228
Cockell S. C. 2010. Geomicrobiology beyond Earth: microbe-mineral interactions in space
exploration and settlement. Trends in microbiology, 18: 308–314
De Vera J. P., Mohlmann D., Butina F., Lorek A., Wenecke R., Ott S. 2010. Survival
potential and photosynthetic activity of lichens under Mars-like conditions: A laboratory
study. Astrobiology, 10,2: 215–227
Klitgord N., Segre D. 2010. Environments that induce synthetic microbial ecosystems. PLoS
computational biology, 6, 11: 1–17
Johnson A.P., Pratt L.M., Vishnivetskaya T., et al. 2011. Extended survival of several
organisms and amino acids under simulated martian surface conditions. Icarus, 211: 1162–
1178
Raggio J., Pintado A., Ascaso C., De La Torre R., De Los Rios A., Wierzchos J., Horneck G.,
Sancho L. G. 2011. Whole lichen thalli survive exposure to space conditions: results of
Lithopanspermia experiment with Aspicilia fruticulosa. Astrobiology, 11, 4: 281–292
Moeller R., Reitz G., Nicholson W. L. et al. 2012. Mutagenesis in bacterial spores exposed to
space and simulated Martian conditions: data from the EXPOSE-E spaceflight experiment
PROTECT. Astrobiology, 12, 5: 457–468
Rabbow E., Rettberg P., Barczyk S., et al. 2012. EXPOSE-E: An ESA astrobiology mission
1.5 years in space. Astrobiology, 12, 5: 374–386
Wassmann M., Moeller R., Rabbow E. et al. 2012. Survival of spores of the UV-Resistant
Bacillus subtilis strain MW01 after exposure to low-Earth orbit and simulated Martian
conditions: Data from the space experiment ADAPT on EXPOSE-E. Astrobiology, 12, 5:
498–507

EKOPOIEZA MARSA – PRILOŽNOSTI IN OVIRE, KI JIH PREDSTAVLJA INŽENIRING NOVEGA EKOSISTEMA IZ VIDIKA PRIMERJAVE MED POZNANIMI SIMBIOZAMI EKSTREMOFILOV

Recommended

Recommended

More Related Content

More from Nejc Draganjec

More from Nejc Draganjec (16)

EKOPOIEZA MARSA – PRILOŽNOSTI IN OVIRE, KI JIH PREDSTAVLJA INŽENIRING NOVEGA EKOSISTEMA IZ VIDIKA PRIMERJAVE MED POZNANIMI SIMBIOZAMI EKSTREMOFILOV