מבחינות רבות כדור הארץ שלנו הוא ייחודי בהשוואה לכוכבי הלכת האחרים במערכת השמש. קיימים הבדלים רבים בינו לבין שאר הפלנטות, אחד הבולטים שבהם הוא כמות חמצן גדולה באטמוספירה של כדור הארץ. אין כוכב לכת או ירח במערכת השמש שקיים בו עודף חמצן כמו בכדור הארץ. כדור הארץ הוא גם הגוף הפלנטרי היחיד שבו, למיטב ידיעתנו, משגשגים חיים. שתי העובדות הללו עשויות לחזק את ההשערה שחמצן הכרחי לקיום חיים. עם זאת, הצצה לסביבה הטבעית בקרבתנו מפריכה מסקנה זאת. לא נוכל לעכל את מזוננו באופן מלא, בלא עזרתם של מיקרואורגניזמים החיים בסביבה חסרת חמצן במעיים שלנו. למעשה, קשה לקבוע מי נפוץ יותר על פני כדור הארץ, אורגניזמים הזקוקים לחמצן או אלו שאינם זקוקים לו.
באדיבות Astropedia Textbook
החיים שיכולים לשרוד בהיעדר חמצן מתוארים כחיים אנאירוביים. ישנם שני סוגים של אורגניזמים אנאירוביים, מאפשרים ומחויבים. אורגניזמים אנאירוביים מאפשרים, יכולים להתקיים הן בנוכחות חמצן והן בלעדיו. אורגניזמים אנאירוביים מחויבים, לעומת זאת, אינם יכולים להתקיים בסביבות שבהן קיים חמצן; הוא רעיל עבורם.
התגובות המטבוליות הדרושות לחיים יכולות להתרחש הן במצב אירובי והן בתנאים אנאירוביים. עם זאת, חיים אירוביים צורכים כמויות אנרגיה גדולות יותר בעת ביצוע תגובות מטבוליות. מדוע, אם כן, לא כל החיים שהתפתחו בכדור הארץ הסתייעו רק במסלולים מטבוליים אירוביים? כדי לענות על שאלה זו, חשוב להכיר בכך שהחיים הראשונים על כדור הארץ היו כנראה אנאירוביים. למרות שהחיים לאחר מכן התפתחו במסלול חיים אירובי, היו יתרונות יחסיים לאורגניזמים מסוימים ששמרו על המסלול האנאירובי שלהם. בנוסף, יש לשלם מחיר גבוה יותר עבור היעילות הגבוהה של המטבוליזם האירובי.
באדיבות וויקיפדיה
תוצר לוואי נפוץ של מנגנונים הקשורים לחמצן הוא ייצור מולקולות בעלות חמצן תגובתי. מדובר במולקולות, שבהן נגזרות החמצן והן תגובתיות מאוד ועלולות בקלות לגרום נזק לתאים. הידרוקסיל הוא אולי הרדיקל הידוע ביותר. זוהי מולקולה קטנה ותגובתית ביותר, היא עלולה לקרוע בקלות ביו-מולקולות. למרבה המזל, אורגניזמים אירוביים פיתחו מנגנונים יעילים כדי להילחם בסוג רדיקלים זה. אסטרטגיות אלה כוללות ייצור של חומרים נוגדי חמצון בתוך התא, מנגנונים מתוחכמים לתיקון תאים, ואנזימים הפועלים כדי לטהר את התא מרדיקלים אלה.
רוב הסביבות מעבר לכדור הארץ, אליהן פונה המחקר העתידי, הן אנאירוביות לחלוטין. החיפוש שלנו אחר החיים, אם כן, ידרוש הבנה עמוקה של הדרך בה ניתן לחיות בסביבות דלות חמצן בכדור הארץ. איזו מולקולה, מלבד חמצן מולקולרי, יכולה לסייע בקיום חיים תוך ניצול תגובות המטבוליות? מה הם תוצרי לוואי אפשריים של פוטוסינתזה מלבד חמצן? כיצד נוכל לזהות את המולקולות הללו כעדויות לקיום חיים? תשובות לשאלות אלו ואחרות יאפשרו לנו לסרוק בצורה יעילה יותר את הסביבה הקוסמית סביבנו ולתור אחר עדויות לקיום חיים.
Author: Chris Impey