Can microbes communicate with alien species?

Zijn wij alleen in het universum? Het beroemde Seti-programma (Search for Extraterrestrial Intelligence) probeert deze vraag al sinds 1959 te beantwoorden. De Amerikaanse astronoom Carl Sagan, en vele anderen, geloofden dat er andere mensachtige beschavingen moeten bestaan, en dat wij met hen zouden kunnen communiceren. Maar sceptici zijn niet overtuigd, en stellen dat het gebrek aan bewijs voor dergelijke beschavingen erop wijst dat ze uiterst zeldzaam zijn.

Maar als het onwaarschijnlijk is dat andere mensachtige beschavingen bestaan, zouden er dan andere vormen van leven kunnen bestaan – misschien beter geschikt dan wij om zich in het heelal te verspreiden? En zou het mogelijk zijn dat dergelijke levensvormen met elkaar communiceren (niet-menselijke Seti)? Onze nieuwe studie, gepubliceerd in Biosystems, suggereert van wel. Microben, zoals bacteriën, zouden de heersers van het kosmische leven kunnen zijn – en ze zijn een stuk intelligenter dan wij ze toeschrijven. Inderdaad, wij laten zien hoe microben het Seti-programma kunnen nabootsen zonder menselijke tussenkomst.

Om microben te begrijpen, moeten we onze antropocentrische vooroordelen uitdagen. Hoewel velen van ons microben zien als eencellige organismen die ziekten veroorzaken, is de realiteit anders. Microben zijn los georganiseerde meercellige entiteiten. Bacteriën leven bijvoorbeeld als lidmaatschappijen van enkele miljarden – kolonies die in staat zijn tot "denken" en besluitvorming.

Een typische bacteriekolonie is een cybernetisch organisme – een “superbrein” dat milieuproblemen oplost. Nog belangrijker is dat alle bacteriekolonies op aarde met elkaar verbonden zijn in een wereldwijd bacterieel supersysteem, de bacteriosfeer genoemd. Dit “wereldwijde web” van genetische informatie heeft gedurende de afgelopen drie miljard jaar de stromen van organische elementen op aarde gereguleerd, op een manier die voor altijd buiten het bereik van menselijke capaciteiten zal blijven. Ze circuleren bijvoorbeeld belangrijke voedingsstoffen zoals koolstof, stikstof en zwavel.

Zelfs vandaag de dag zijn bacteriën de meest dominante levende wezens op aarde. Haal bacteriën uit de biosfeer, en het leven zal geleidelijk instorten. Bacteriën zijn daarom mogelijk veel beter geschikt voor kosmische reizen en communicatie dan wij. Een recente studie ontdekte dat aardse bacteriën minstens drie jaar, mogelijk langer, in de ruimte kunnen overleven. Voeg daarbij het feit dat bacteriën miljoenen jaren in een slapende toestand kunnen bestaan, en het is duidelijk dat microben zeer veerkrachtig zijn.

Inderdaad ondersteunen verschillende versies van de panspermiehypothese – die stelt dat microbieel leven bestaat en zich door het heelal verplaatst – dit idee. Recente wiskundige modellen hebben dit bevestigd door aan te tonen dat microbiële reis niet alleen mogelijk is in ons zonnestelsel, maar door de hele melkweg.

Hoe zou de microbiële Seti kunnen werken? Wij geloven dat de bacteriosfeer mogelijk alle stappen kan repliceren die bekend zijn van menselijke Seti. Stap één in menselijke Seti is het vermogen om informatie op kosmische schaal te lezen. Bijvoorbeeld, met behulp van radiotelescopen kunnen we verre bewoonbare planeten analyseren. Stap nummer twee is het ontwikkelen van technologieën en kennis om te beoordelen of bewoonbare planeten leven bevatten. Stap drie is om onze aanwezigheid op aarde bekend te maken aan intelligente buitenaardse wezens en te proberen contact met hen te maken als zij reageren op de eerste signalen.

Onze versie van microbieel Seti is te zien op de onderstaande afbeelding. Microben hebben een beperkt vermogen om informatie op kosmische schaal te lezen. Zo kunnen cyanobacteriën bijvoorbeeld het deel van het elektromagnetische spectrum dat afkomstig is van de Zon in de vorm van zichtbaar licht lezen (stap één). Dit biologische fenomeen wordt fototropisme genoemd en vindt bijvoorbeeld plaats wanneer een plant zich naar de Zon of een andere lichtbron toe of af keert.

Stap twee was cruciaal voor de ontwikkeling van het leven op aarde. Cyanobacteriën ontwikkelden een biotechnologie in de vorm van fotosynthese (die water, zonlicht en koolstofdioxide omzet in zuurstof en voedingsstoffen). Dit transformeerde de dode planeet in een levende, oftewel de bacteriosfeer, gedurende een lange evolutionaire periode. Microbieel leven werd vervolgens complexer, waardoor planten en dieren ontstonden in de afgelopen 600 miljoen jaar. Toch blijven bacteriën de meest dominante levensvorm op de planeet. Fotosynthese, als een vorm van bacteriële technologie, heeft altijd het leven op aarde van energie voorzien.

Stap drie gaat over aantrekking en communicatie tussen microben met vergelijkbare chemische eigenschappen. Buitenaardse microben zouden naadloos moeten kunnen integreren in de bacteriosfeer van de aarde als ze een op koolstof gebaseerde chemie en stofwisseling delen, inclusief DNA, eiwitten en andere biomoleculen. Het omgekeerde proces is ook mogelijk. Microben van de aarde zouden op asteroïden de ruimte in kunnen reizen en elders in het heelal leven kunnen zaaien. Als toekomstige kosmische reizigers zouden mensen ook als microbiële vectoren kunnen fungeren dankzij het menselijk microbioom.

Om microbieel Seti te waarderen moeten we het concept van intelligentie in evolutionaire zin begrijpen. Dit stelt ons in staat om de bacteriële intelligentie en haar capaciteiten beter te evalueren in de context van menselijk en microbieel Seti. Sommige biologen beweren dat menselijke intelligentie slechts een fragment is in een breed spectrum van natuurlijke intelligentie dat microben en planten omvat.

We moeten ook technologische handtekeningen heroverwegen als tekenen van intelligente beschavingen. Technologisch geavanceerde beschavingen, volgens de natuurkundige Freeman Dyson, moeten enorme energiebehoeften hebben. Deze behoeften kunnen worden vervuld door het bouwen van kosmische megastructuren, zogenaamde Dysonsferen, rond hun planeten die de energie van hun moederster kunnen opvangen. Het zoeken naar dergelijke sferen door te kijken of het licht van sterren wordt geblokkeerd, zou daarom een manier kunnen zijn om ze te vinden.

Maar als mensachtige beschavingen inderdaad zeldzaam zijn, heeft het geen zin om te zoeken naar dergelijke structuren. In plaats daarvan kan het beter zijn om te zoeken naar biosignaturen als tekenen van microbieel leven op bewoonbare planeten.

De weg vooruit in de zoektocht naar buitenaards leven kan zijn om te zoeken naar gassen in atmosferen van planeten die leven aangeven, zoals zuurstof, methaan of fosfine, die allemaal worden geproduceerd door microben. De vondst van fosfine in de atmosfeer van Venus was een veelbelovende aanwijzing, maar het lijkt nu twijfelachtig, aangezien een nieuwe studie suggereert dat het signaal zwaveldioxide kan zijn geweest in plaats van fosfine. Toch hebben we geen andere keuze dan door te blijven gaan. Gelukkig zou de James Webb-ruimtetelescoop in staat moeten zijn om de atmosfeer van planeten die om andere sterren dan onze zon draaien te scannen wanneer deze later dit jaar wordt gelanceerd.

Geschreven door Predrag Slijepcevic, Senior Docent in Biologie, Brunel University London en Nalin Chandra Wickramasinghe, Ereprofessor, University of Buckingham. Dit artikel is opnieuw gepubliceerd van The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het oorspronkelijke artikel.