Para ilmuwan menemukan bahwa mikroba tangguh dapat bertahan pada tekanan yang cukup kuat untuk menghancurkan batu. Temuan ini memperkuat dugaan bahwa kehidupan mungkin selamat dari hantaman asteroid yang meluncurkannya dari sebuah planet.
Dalam serangkaian eksperimen di Universitas Johns Hopkins, Lily Zhao menembakkan sampel kecil mikroorganisme menggunakan gas gun berukuran ruangan. Senjata itu mendorong pelat baja ke dalam lapisan tipis bakteri yang telah dipersiapkan secara cermat, dengan tekanan hingga 2,4 gigapascal—puluhan ribu kali tekanan atmosfer Bumi di permukaan laut. Tujuannya adalah untuk mensimulasikan tekanan tertinggi yang mungkin dihadapi mikroorganisme dalam perjalanan antariksa: tahap peluncuran awal.
Alih-alih musnah total, Zhao, seorang mahasiswa doktoral teknik mesin, menemukan kehidupan—bahkan dalam jumlah banyak. Setelah uji coba awalnya, ia mengkulturkan sampel biasa dan sampel yang telah dikenai tekanan, kemudian membandingkan keduanya.
"Saya sungguh tidak tahu apa yang diharapkan," katanya kepada Mashable. "Saya sempat berpikir, ‘Apa saya salah memberi label atau mencampurkan sampel? Apa saya tertukar antara sampel kontrol dan sampel yang ditembak?’ Saya agak ragu karena tingkat kelangsungan hidupnya begitu tinggi—sekitar 95 hingga 97 persen."
Penelitian ini, yang didanai NASA dan diterbitkan dalam jurnal PNAS Nexus, mengkaji bagian kunci dari hipotesis litopanspermia—gagasan bahwa kehidupan asing dapat bermigrasi antardunia, terselubung di dalam bebatuan yang terlepas akibat hantaman asteroid atau komet. Meski belum diketahui apakah hal ini pernah terjadi, ilmuwan telah mengidentifikasi setidaknya 400 meteorit di Bumi yang berasal dari Mars.
Bahkan pada tekanan tertinggi yang dapat dicapai oleh peralatan sebelum perangkat baja mulai rusak, tingkat kelangsungan hidup tetap berada di kisaran 60 persen.
Pembimbing fakultas Zhao, K.T. Ramesh, menyatakan bahwa ketertarikannya pada masalah ini muncul dari keterlibatannya dalam sebuah studi Akademi Nasional yang menanyakan apakah mikroba dapat berpindah dari Mars ke salah satu bulannya yang berbentuk seperti kentai, Phobos.
"Kami akhirnya menyimpulkan bahwa probabilitasnya sangat rendah, tetapi kami juga menyadari bahwa sebenarnya tidak ada data yang memadai tentang mikroba mana yang bisa bertahan," kata Ramesh, seorang profesor teknik mesin, kepada Mashable. "Jadi saya pikir, ‘Ya, seseorang seharusnya mendapatkan data itu.’"
Mikrobiolog Hopkins, Jocelyne DiRuggiero, memilih superbug untuk eksperimen ini. Ia memilih Deinococcus radiodurans—atau "D.rad"—karena ketahanannya terhadap radiasi ekstrem, dehidrasi, dingin, dan faktor lain. Adaptasi semacam itu akan relevan bagi organisme apa pun yang berusaha bertahan dalam kondisi antariksa. Ekstremofil ini bahkan ditemukan hidup di Gurun Atacama, Chile, salah satu tempat paling kering dan terpapar radiasi di Bumi.
Ekstremofil dan Antariksa
Eksperimen sebelumnya oleh kelompok lain telah mencoba menguji ketahanan mikroba dari dampak seperti asteroid, tetapi data yang diperoleh seringkali terbatas dan sulit diinterpretasikan, kata para peneliti. Beberapa studi menembakkan peluru berisi mikroba ke pasir atau batu. Namun, ketika sebagian bertahan, tidak ada yang tahu persis tekanan apa yang dialami sel-sel tertentu tersebut karena posisi mereka di dalam target tidak diketahui.
Tim Hopkins berusaha mengendalikan variabel kunci tersebut. Zhao menumbuhkan sel dalam kaldu cair, lalu menyaringnya ke membran tipis untuk menciptakan lapisan yang seragam. Ia menyelipkan membran itu di antara dua pelat baja ultra-datar, lalu menggunakan gas gun untuk menghantamkan pelat ketiga ke tumpukan tersebut.
Pengerjaan dan pemolesan pelat hingga mencapai kedataran yang diperlukan memakan waktu berminggu-minggu. Pada hari penembakan, Zhao menghabiskan delapan hingga sembilan jam menyiapkan senjata, lalu berpindah ke laboratorium biologi setelah setiap tembakan untuk memasukkan sel yang terkejut kembali ke kultur cair dan mengamati pertumbuhannya kembali. Satu eksperimen tunggal bisa membutuhkan beberapa minggu persiapan hanya untuk beberapa mikrodetik data.
DiRuggiero tidak terlalu berharap banyak dengan apa yang akan tersisa.
"Saya pikir, ‘Tidak mungkin,’" katanya tentang rencana itu. "’Menembakkan peluru pada mikroorganisme? Benda ini akan meledak.’"
Dari sudut pandang fisika, tekanannya ekstrem, bahkan untuk materi non-hidup. Ramesh mencatat bahwa air—yang menyusun sebagian besar sel—mulai berespons kuat sekitar dua gigapascal, mengubah volumenya dan membentuk es.
Berdasarkan pemodelan rinci, DiRuggiero menyadari bahwa kerusakan terburuk tidak terjadi saat sel tertekan. Masalah sebenarnya muncul ketika tekanan tiba-tiba dilepaskan.
Kerusakan pada Mikroba
Di antara sel yang bertahan, beberapa lapisan luarnya mengalami kerusakan, memungkinkan DNA dan protein terluka. Sel-sel tersebut sementara menghentikan rutinitas normal—makan, tumbuh, dan membelah—dan beralih ke mode perbaikan. Dalam beberapa jam, mereka sudah mulai terlihat seperti diri mereka yang lama. Kejutan sesungguhnya terletak pada sesuatu yang mendasar: bagaimana struktur fisik sebuah sel tunggal dapat bertahan di bawah kekerasan seperti itu sejak awal.
"Saya seharusnya lebih tahu sekarang bahwa mikroorganisme benar-benar luar biasa. Mereka menjajah setiap lingkungan yang mungkin di Bumi. Kami menemukan mereka di dasar lautan, di es laut Antartika, di kolam lumpur asam," kata DiRuggiero. "Jika kami menemukan kehidupan di tempat lain di tata surya—atau di luar tata surya—kemungkinan besar itu akan berupa mikroorganisme."
Namun, agar litopanspermia berpindah dari sekadar mungkin di atas kertas menjadi sesuatu yang benar-benar terjadi, kehidupan harus bertahan dari lebih dari sekadar peluncuran dari tanah asalnya. Batuan yang dihuni harus tahan terhadap pembekuan ruang angkasa, pengeringan, radiasi antariksa, mungkin perjalanan selama jutaan tahun, dan kemudian panas saat memasuki kembali dunia lain sebelum mendarat. Selama bertahun-tahun, Ramesh menganggap rantai peristiwa itu menawarkan peluang yang sangat kecil.
Meskipun hasil baru ini tidak membuktikan bahwa kehidupan berpindah antarplanet dan bulan, hal ini telah mengubah cara pandangnya tentang kemungkinan tersebut.
"Saya telah beralih dari mengatakan, ‘Ini sangat tidak mungkin, dan kita tidak perlu khawatir,’ menjadi mengatakan, ‘Ya, ini mungkin,’" katanya.
Perlindungan Planet dan Kontaminasi
Studi ini juga menyentuh isu sensitif dalam perlindungan planet—upaya untuk menghindari penularan kehidupan Bumi ke planet lain secara tidak sengaja. Badan antariksa sudah membersihkan wahana antariksa secara wajar sebelum mengirimnya dalam misi, tetapi hampir selalu ada beberapa mikroba tangguh yang tersisa.
Ilmuwan khususnya bertanya-tanya apa artinya ini bagi Mars. Jika bakteri, jamur, atau kehidupan mikroskopis lainnya bertahan di ruang bersih di Bumi, itu tidak menjamin bahwa sisa-sisa itu akan benar-benar tumbuh setelah sampai di Planet Merah. Tetapi mikroba mati masih meninggalkan jejak DNA, yang dapat mempersulit upaya masa depan untuk membedakan kehidupan asli Mars dari kontaminasi kita sendiri.
Kebijakan perlindungan planet mengklasifikasikan beberapa dunia sebagai yang membutuhkan kebersihan wahana antariksa yang ketat untuk mencegah kontaminasi. Hasil seperti ini dapat mempengaruhi benda langit mana yang dianggap rentan oleh badan antariksa. Phobos, menurut Ramesh, mungkin harus ditambahkan ke daftar itu.
Sementara itu, penelitian ini menggarisbawahi betapa tangguhnya kehidupan sederhana dan kecil sekalipun. Bagi Ramesh, yang telah mempelajari mekanika pembentukan kawah asteroid selama lebih dari 15 tahun, hasil ini meyakinkannya bahwa kawah baru mungkin justru menjadi tempat yang baik untuk mencari kehidupan. Kawah memiliki retakan, yang mungkin memungkinkan air mengalir melaluinya.
"Mungkin mereka tidak seefektif yang saya kira dalam mensterilkan kehidupan," katanya.