Чарльз Кокелл — професор астробіології Единбурзького університету, засновник і директор UK Centre for Astrobiology. Працював у NASA Ames Research Center, British Antarctic Survey та Open University. Старший редактор журналу Astrobiology. З лютого 2026 року читає курс астробіології в Київському національному університеті.
Чарльз досліджує життя в екстремальних умовах і придатність позаземних середовищ. Керував експериментами BioRock і BioAsteroid на Міжнародній космічній станції, де мікроорганізми видобували рідкісноземельні елементи з базальту, а гриб вивільняв паладій і платину з метеоритної речовини.
У першій частині говоримо про те, як мікроби можуть стати інструментом освоєння космосу, чи здатні вони пережити вакуум і радіацію та чи потрібна життю планета взагалі. У другій частині — про ризик занести земне життя на інші тіла і привезти чуже до нас, про те, чому результати місій Viking досі викликають суперечки, і про те, чи маємо ми взагалі право нести життя в інші світи.
Ідея шукати життя там, де воно здавалося неможливим, звучить майже фантастично. Звідки воно з’явилося?
Думаю, воно виросло з розуміння, що багато мікроорганізмів на Землі живуть у значно екстремальніших умовах, ніж ми уявляли сто чи навіть пʼятдесят років тому. Що більше ми знаходили їх в екстремальних середовищах, то ясніше ставало, що деякі з цих умов перетинаються з тими, які ми бачимо на інших планетах. Візьміть Марс. Це холодна планета, дуже сувора, і все ж температури поблизу екватора можуть підвищуватися до двадцяти градусів вище нуля. Там високий рівень радіації, але на Землі ми знайшли мікроорганізми, які живуть за жорсткішого опромінення, ніж марсіанське, або принаймні витримують його.
Тому деякі позаземні середовища тепер розуміють як місця, менш екстремальні за найсуворіші умови, які життя витримує на Землі. Звідси й пішла думка, що навіть якщо там немає життя, ці середовища можуть бути придатними. Теоретично здатними його підтримати. Наше уявлення про межі життя розширювалося, а водночас глибшало знання про умови на інших планетах, про рівні радіації, температури, вміст солей. І в якийсь момент ці дві лінії перетнулися. Тепер ми знаємо, що є позаземні середовища, які в принципі могли б підтримати ріст або розмноження земного життя. Це посилило інтерес до питання, чи є там власне життя, і до того, щоб використовувати земні організми для вивчення меж життя деінде.
Яке питання ви ставили, що хотіли перевірити і який це мало вигляд на борту станції?
Мікроорганізми можна уявити як крихітні природні фабрики. Вони їдять каміння і видобувають із нього елементи, і роблять це вже три з половиною чи чотири мільярди років, скільки взагалі існують. Мікробам потрібні метали для росту, потрібні поживні речовини з породи. Тож мільярди років вони розбиралися, як розкласти камінь і дістати з нього потрібне. Вони дуже малі, тому працюють у дуже малому масштабі. Можна вважати їх крихітними шахтарями.
Звідси й випливає ідея застосувати мікроорганізми для промислових процесів на кшталт вилучення елементів із породи. Сьогодні на Землі біологічний видобуток дає близько двадцяти відсотків світової міді й золота. Тому ми подумали, чи можна використати мікроби в космосі, щоб добувати елементи з астероїдів або з поверхні Марса.
BioAsteroid виріс із попереднього експерименту на станції, який називався BioRock. Там ми взяли мікроорганізми, щоб видобути елементи з породи. Частково щоб продемонструвати біологічний видобуток у космосі, частково щоб відповісти на питання, чи впливає гравітація на здатність мікробів виконувати ці процеси. Чи можемо ми вести біовидобуток на астероїдах або на Марсі, де сила тяжіння інша, ніж земна.
Виявилося, що рівні гравітації на Марсі й на астероїдах не впливають на здатність мікробів вилучати елементи з породи. Ми показали, що за їх допомогою можна видобувати елементи платинової групи з астероїдів, а це надзвичайно цікава з економічного погляду група, і що за марсіанської гравітації мікроби також здатні видобувати з породи рідкісноземельні елементи.
За даними American Geosciences Institute, названі двадцять відсотків стосуються лише міді. Золота біовидобутком отримують близько пʼяти відсотків, і працює там інший метод. Мідь вилуговують напряму, коли мікроби переводять метал у розчинну форму. Золото так не розчиняється, тому за допомогою мікробів руйнують сульфідну породу навколо нього, і метал стає доступним для класичних методів. Це називають біоокисненням.
Серед авторів статті про BioRock значиться Лука Пармітано, астронавт ESA, який встановлював обладнання експерименту на станції. В червні 2026 року NASA призначила його пілотом місії Artemis III, першим європейцем в екіпажі програми Artemis.
Як мікроби дістають метал із каменю? Що фізично відбувається?
Вони можуть виробляти кислоти, певні їх типи, які виділяють назовні. Органічні кислоти знижують pH, роблять середовище кислішим, руйнують матрицю породи та вивільняють метали. Це один механізм.
Мікроби також здатні синтезувати молекули, які звʼязують іони металів. Уявіть розчин, у якому дрейфують іони рідкісноземельних елементів, скажімо лантаноїди. Мікроб виробляє молекулу, яка чіпляє ці іони і фактично вилучає їх із розчину, концентрує. Це інший механізм, яким вони переважно притягують метал і забирають його з рідини, а далі вилучене можна очистити для промислового використання.
Саме це відбувається в природному середовищі. Коли мікробу потрібна мідь або калій, він застосовує різні механізми, щоб вивільнити ці іони з породи, а потім переносить їх через клітинну мембрану всередину.
Ми беремо природний процес і застосовуємо його в космосі, використовуючи мікроби як крихітних шахтарів, щоб видобути елементи з породи та сконцентрувати їх. Кожен мікроб дуже малий, приблизно тисячна частка міліметра, один мікрон. Але якщо у вас мільярди таких у невеликому обʼємі, вони роблять щось справді корисне.
Ви казали, що ця робота готувалася роками. Скільки часу минуло від першої ідеї до реального експерименту в космосі?
Від першої ідеї до експерименту минуло приблизно пʼятнадцять років. Від подання заявки в ESA до самого досліду десять. Тобто десять років пішло на те, щоб він відбувся. Не скажу, що я весь той час займався тільки ним, паралельно було багато іншого. Але робота повільно розвивалася десь на тлі моєї карʼєри протягом усього періоду.
Зараз такі речі можна робити швидше. Комерційні польоти дозволили запускати експерименти оперативніше. BioAsteroid, який ми зробили після BioRock, забрав півтора року від ідеї до запуску. Значно швидше, бо ми пішли на станцію комерційним маршрутом, а не звичним шляхом через написання заявок.
Чи має видобуток у космосі економічний сенс уже зараз для якихось елементів, чи це поки що тільки наукові експерименти?
Гарне питання. Залежить від того, з ким ви говорите. Думаю, економічне обґрунтування видобутку на астероїдах досі під сумнівом. Є речі на кшталт елементів платинової групи, але вони дорогі саме тому, що рідкісні на Землі. Якщо полетіти до астероїдів, видобути їх у великій кількості й привезти сюди, ви обвалите ринок, і вартість впаде. У певному сенсі ви знищите власний ринок, якщо привезете багато. Тож як економіка всього цього складеться в довгій перспективі, сказати важко.
Але є інша причина розбиратися, як діставати елементи з породи й астероїдів. Не так щоб везти їх на Землю, що може виявитися вигідним, а може й ні. Радше щоб підтримати постійну присутність людини в космосі. Якщо ви на Місяці, на Марсі чи на астероїдах, аргумент працює у зворотний бік. Ви не хочете тягнути ці речі з Землі, бо доводиться долати земну гравітацію, а це потенційно величезні енергетичні витрати. Немає сенсу, якщо ви будуєте цивілізацію в космосі та використовуєте астероїди для виробництва будівельних матеріалів. Простіше взяти елементи там же.
Тобто є видобуток заради повернення на Землю, де економічні аргументи, як на мене, ще не до кінця зрозумілі. І є аргумент, що коли ми хочемо будувати постійну присутність у космосі, ми так чи інакше маємо вміти діставати елементи на місці, щоб цю присутність розширювати. І ось він очевидно має сенс.
Тобто ці експерименти працюють здебільшого на майбутнє. Чи дають вони щось уже сьогодні?
Так, це для майбутнього. Але я б сказав, що в процесі ми дізнаємося щось і про біовидобуток на Землі, про те, як підвищити ефективність цих процесів, як переробляти. Інтерес до біологічного видобутку великий, бо зараз люди беруть справді неприємні хімікати на кшталт ціаніду, додають їх до породи, і так витягують елементи. Якщо робити те саме мікробами, шкоди для довкілля менше.
Тому цей напрям цікавий у контексті того, як підвищити ефективність вилучення металів із дедалі бідніших руд і зробити це так, щоб не руйнувати природу. Будь-які досліди, які допомагають зрозуміти, як процес працює і як змусити його працювати краще, корисні. Наш інтерес спрямований на освоєння космосу, але дорогою ми дізнаємося речі, які можуть покращити те, як усе це виконують на Землі.
Перш ніж працювати, організми мають вижити в умовах вакууму й під дією радіації. Які земні форми життя взагалі на це здатні?
Знову ж таки, це мікроорганізми, найдрібніші створіння на Землі, бактерії та археї. Ці організми виживають за екстремального висихання і радіації. У моїй лабораторії є мікроби, які пролежали у висушеному стані тридцять сім років без води, просто засохлі на поверхні.
Коли ми робили BioRock, нам довелося взяти саме стійких до висихання мікробів, бо вони кілька тижнів простояли на стартовому майданчику на наших породах, перш ніж вирушити на орбіту, на станцію. Тому потрібні були такі, що витримають бездіяльність тривалий час. До того ж момент запуску непередбачуваний. Іноді старт відкладають. Отже, потрібні мікроби, які можуть висохнути на камені й лишатися там у неактивному стані тижнями. Тобто ще до початку експерименту ви шукаєте організми з такою стійкістю до екстремальних умов.
Ми говорили про мікробів. Але межі витривалості перевіряли й на тихоходах. Що саме вбиває їх у космосі, а що ні?
Тихоходи цікаві тим, що вони тварини. Вони маленькі, десь міліметр завбільшки, більші за більшість мікробів, але саме тварини. І цікаві тим, що мають диференційовану клітинну структуру. Це не одна клітина, а багато, і при цьому вони витримують повне висихання, що незвично. Звідси й питання, якої максимальної складності й розміру може бути організм, здатний перенести висихання.
У космосі їх убиває переважно радіація. Не так холод і висихання. Якщо вони висушені й перебувають у холодному стані, то виживають роками. Але коли вони потрапляють під високі рівні ультрафіолету або під іонізуюче випромінювання з більшою проникною здатністю, на кшталт гамма-променів чи важких іонів, ці речі руйнують ДНК і мембрани клітин. Я хочу сказати, що ультрафіолет робить те саме, але іонізуюче випромінювання значно енергійніше, воно знищує ключові біологічні молекули всередині тихохода, і це його вбиває.
Тому тихоходи, які розбилися на Місяці, навряд чи почуватимуться там добре довго. Вони лежать на поверхні, частина може бути вкрита місячним реголітом, але їх опромінюватиме, і протримаються вони, ймовірно, недовго. Сумніваюся, що вони досі життєздатні, хоча хтозна.
У ваших дослідах із мікробами в мікрогравітації ви бачили не просто виживання. Ви бачили зміну метаболізму. Наскільки це було очікувано?
Ми думали, що зміна гравітації вплине на механіку рідин, бо в невагомості немає конвекції й осідання. Це змінює динаміку потоків, а отже й надходження поживних речовин до клітини та відведення продуктів життєдіяльності. Тож можна було передбачити, що це вплине на метаболізм клітини, і що ми побачимо зміну в її відповіді. Тому самі зрушення в обміні речовин нас не надто здивували.
Складність у тому, щоб зрозуміти, що саме відбувається. Клітинний метаболізм складний навіть у мікроорганізмі розміром в один мікрон. Тому коли ви бачите найрізноманітніші зміни, виокремити в них спільну тему важко. Але ми справді побачили зміни, які вказували, що клітини входять у стан голодування. У метаболізмі щось зрушило і це, ймовірно, відображає пристосування до інших умов гравітації в космосі, до зміни доступності поживних речовин і до того, як від клітини відводиться відпрацьоване, а це змінює її внутрішню біохімію.
У вас є робота, де ви припускаєте, що живим організмам може не знадобитися планета взагалі. Це досить незвичний погляд, маю визнати. Розкажіть, будь ласка, про це детальніше.
Це була спроба подивитися на фундаментальні вимоги придатності середовища для життя. Звісно, це рідка вода, елементи для побудови клітин, правильні температурні умови. Не просто рідка вода, а ще й відповідні температура й тиск. Вони повʼязані з наявністю води, але це не те саме. Вода може лишатися рідкою під високим тиском і за температур, далеко за межами того, що витримує життя. Отже, потрібна рідка вода саме в тому діапазоні, де життя здатне існувати.
І в тій роботі ми запитували, чи можна отримати такі умови в невеликих мікросередовищах. Не обовʼязково на планетах, а в маленьких осередках у космосі, які можна створити штучно або які навіть могли б виникнути природно. Мені здається, це був просто цікавий інтелектуальний експеримент. Який мінімум потрібен у космосі, щоб організм міг рости й розмножуватися. І виявляється, що цей мінімум значно менший за цілу планету.
У роботі Чарльза Кокелла і Робіна Вордсворта Self-sustaining living habitats in extraterrestrial environments про самопідтримні середовища існування поза Землею наведено конкретні числа. Біологічно створений барʼєр, здатний пропускати видиме світло, блокувати ультрафіолет і тримати різницю температур від двадцяти пʼяти до ста кельвінів та різницю тиску десять кілопаскалів проти вакууму, дає можливість створити придатні для життя умови між однією і пʼятьма астрономічними одиницями від Сонця.
У якій зоні Сонячної системи таке життя фізично можливе?
Думаю, штучно, за допомогою технологій, це можна зробити будь-де, де є сонячне світло. Мабуть, не в далеких околицях Сонячної системи, не в поясі Койпера, хоча там сонячна радіація значно слабша. Але у внутрішній частині системи такі невеликі осередки, ймовірно, можна було б підтримувати.
Проблема в тому, щоб зберігати їх довго. Ніщо не буває стовідсотково ефективним і якусь частину води ви втрачатимете. Тобто ці мініатюрні екосистеми доведеться поповнювати рідкою водою та елементами, потрібними для побудови клітин, а не просто пустити їх дрейфувати Сонячною системою без цього. Тож у теорії придатні умови можна створити в чомусь значно меншому за планету. Але як довго вдасться підтримувати їх на практиці без довговічної планетарної атмосфери, це вже інше питання.
У роботі Чарльза Кокелла і Робіна Вордсворта наведено приклади, які показують, що десять кілопаскалів для біології не екзотика. Тиск крові від голови до ніг у людини зростом півтора метра дає близько пʼятнадцяти кілопаскалів, у найвищих ссавців до пʼятдесяти. А водорість Ascophyllum nodosum тримає у поплавцевих міхурах від пʼятнадцяти до двадцяти пʼяти кілопаскалів за рахунок кисню від фотосинтезу.
Це лише теорія, чи є організми, які показують, що так може бути?
Штучні екосистеми, які працюватимуть у космосі, збудувати цілком можна. Скажімо, на поверхні Місяця, може, навіть на орбіті. Люди ж вирощують культури на Міжнародній космічній станції, а це не планета. Тобто якщо ви забезпечите герметичний контейнер, вирощувати щось можна й не перебуваючи на поверхні планети.
Цікаве питання в іншому. Який мінімальний розмір контейнера, мінімальна кількість енергії, яку треба надати, щоб вирощувати організми в космосі без планети. Це одна з речей, які Робін Вордсворт досліджував у статті про малі екосистеми.
У роботі Чарльза Кокелла і Робіна Вордсворта цю ідею протиставлено тераформуванню. Тераформування означає глобальну зміну клімату цілої планети промисловими засобами, це надзвичайно ресурсомістко і незворотно. Біологічно створений осередок, навпаки, створює не більше проблем для довкілля, ніж звичайна пілотована місія.
Джерела:
Cockell C. S. та ін. Space station biomining experiment demonstrates rare earth element extraction in microgravity and Mars gravity. Nature Communications, 2020. https://doi.org/10.1038/s41467-020-19276-w
Santomartino R. та ін. Microbial biomining from asteroidal material onboard the international space station. npj Microgravity, 2026. https://doi.org/10.1038/s41526-026-00567-3
Wordsworth R., Cockell C. Self-sustaining living habitats in extraterrestrial environments. Astrobiology, 2024. https://arxiv.org/abs/2409.14477
Cockell C. The rights of microbes. Interdisciplinary Science Reviews, 2004. https://doi.org/10.1179/030801804225012635
Cockell C. The value of microorganisms. Environmental Ethics, 2005. https://doi.org/10.5840/enviroethics20052744
Cockell C. Planetary protection, a microbial ethics approach. Space Policy, 2005. https://doi.org/10.1016/j.spacepol.2005.08.003
American Geosciences Institute. What is biomining? https://profession.americangeosciences.org/society/intersections/faq/what-biomining
