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Curiosidad por la exobiología

2006/12/01 Rementeria Argote, Nagore - Elhuyar Zientziaren Komunikazioa Iturria: Elhuyar aldizkaria

Atrás quedan las historias de los hombrecillos verdes. La investigación de la vida fuera de la Tierra, en un universo amplio, no es ciencia ficción, sino que engloba diferentes campos de la ciencia, y se llama exobiología. Analizan cómo surgió la vida en la Tierra para facilitar la búsqueda en otros planetas. La pregunta que hay detrás de todo esto es de hace tiempo: ¿hay vida fuera de la Tierra?
Curiosidad por la exobiología
01/12/2006 | Rementeria Argote, Nagore | Elhuyar Zientzia Komunikazioa

(Foto: ESA)
La exobiología es una ciencia para unos, para otros es una rama de la biología. Es difícil llegar a un acuerdo, pero dos datos son suficientes para decir qué es la exobiología: aúna muchas áreas de conocimiento y todos trabajan por detrás de la respuesta a una pregunta -¿Hay vida fuera de la Tierra?-, en sus respectivas áreas.

La pregunta no es la tos de media noche de la cabra. La respuesta, por supuesto, no la saben, y está por ver si lo sabrán nunca. Pero el esfuerzo merece la pena, la búsqueda de la respuesta es tan enriquecedora.

Para empezar, tendrán que saber dónde y qué buscar exactamente para encontrar la vida. Investigan, entre otras cosas, cómo surgió la vida en la Tierra. Y es que hay un único modelo de búsqueda de vida fuera de la Tierra: Terrestre. Por ello, es imprescindible conocer las condiciones en las que la vida surgió en la Tierra (suponiendo que fue así) para buscar planetas con condiciones similares.

La verdad es que puede ser un tipo de vida muy diferente en el universo amplio. Pero lo más sencillo es encontrar una vida similar a la que conocemos: basada en el carbono, en estrecha relación con el agua, con alguna molécula de almacenamiento de información... En definitiva, un sistema similar al de la célula.

Dado que la vida en la Tierra está compuesta por moléculas basadas en el carbono, creen que la vida fuera de ella tendrá la misma base.
De archivo

En el límite de la vida

Buscan el primer sistema vivo, en la frontera entre la vida y el inanimado. Y los investigadores adoptan diferentes caminos para llegar a esta frontera. Desde el punto de vista biológico, por ejemplo, desde los seres vivos actuales hacia el tiempo, uno de los objetivos es analizar la evolución de los genes y conocer el genoma de los primeros. Desde el punto de vista químico hacen el camino contrario, es decir, parten de los inanimados para llegar a los primeros seres vivos. Y combinando biología y química estudian la celularidad, buscando el primer sistema que cumpla con la definición de vida.

Una de las hipótesis es que este sistema era una única molécula, es decir, que antes de la célula existía un sistema vivo. Para ello, esta molécula tuvo que cumplir dos requisitos: almacenar información (código genético) y ser capaz de duplicarse. En la actualidad este trabajo lo realizan dos tipos de moléculas: ADN y proteínas enzimáticas. Algunos creen que antes de crear el ADN, el ARN cumpliría ambas funciones. Esta hipótesis es conocida como el mundo del RNA.

Uno de los defensores de la hipótesis del mundo del RNA es Sydney Altman, premio Nobel de 1989. Descubrió un fuerte argumento a favor del mundo del ARN: Un catalizador de RNA (que también ha encontrado más). Por lo tanto, el ARN, además de almacenar información, podía ser posible realizar trabajos enzimáticos y duplicarse.

Uno de los debates exobiológicos es si la vida surgió en la Tierra o si, por el contrario, vino de otro lugar, como un meteorito.
ANDÉN
Uno de los seguidores de las ideas de Altman es el investigador David Bartel, quien asegura que "nunca podremos demostrar que fue el mundo del ARN porque no podemos retroceder en el tiempo, pero podemos analizar las características básicas del ARN y ver si esas características coinciden o no con la visión del mundo del ARN".

Sin embargo, la tendencia principal es pensar que el primer sistema vivo fue una célula. Algunas hipótesis consideran fundamental que el primer sistema vivo esté separado del medio, separado por una membrana. La membrana es crítica para cualquier sistema vivo, ya que controla las entradas y salidas de energía, por lo que estudian las moléculas que la forman y sus precursores.

Pues qué investigar

Otros puntos de partida para la investigación. Una de las características de la vida es que algunas moléculas, como los aminoácidos, son un determinado isómero (aunque en la naturaleza ambos isómeros estén en la misma cantidad), por lo que algunas investigaciones se dirigen a la diferencia entre isómeros. La proporción de isótopos es también especial en los seres vivos, por lo que otros también actúan detrás de estos isótopos.

La vida apareció al poco tiempo de tener las condiciones adecuadas para crear vida en la Tierra, después los seres vivos se diversificaron enormemente. Y la evolución continúa.
NASA-ARC

Otra cuestión fundamental es cuándo y cómo surgió la vida. Como decía Altman, no podemos retroceder en el tiempo, pero los astrónomos y geólogos intentan acercarse a esta época con las huellas que tienen en la actualidad. Estudian la génesis de la Tierra y de todo el sistema solar, así como cuándo y en qué condiciones nació la vida. De esta forma se podrían buscar otros planetas que cumplan estas condiciones.

Es cierto que la Tierra también vive en condiciones muy duras: los extremófilos son un ejemplo de ello: bacterias que comen hierro, que viven en medios muy ácidos como Río Tinton o en sales... Sin embargo, los expertos no creen que la vida surgió de manera espontánea en un entorno como éste, sino que surgió en condiciones suaves y algunos seres vivos evolucionaron para adaptarse a condiciones más duras.

Sin embargo, en la exobiología también se investigan los extremófilos, pero no porque den la clave sobre el origen de la vida, sino porque pueden dar alguna pista sobre dónde encontrar vida fuera de la Tierra.

En los geisers de Yellowston (EEUU) hay condiciones extremas, pero hay seres vivos.
(Foto: ANDÉN)
Lo que está claro es que para crear vida se necesita un entorno adecuado. Analizando las microfósiles, se calcula que la vida en la Tierra se produjo hace unos cuatro mil millones de años (los fósiles más antiguos son hace tres mil quinientos millones de años). Al parecer, hasta hace cuatro mil quinientos millones de años, la Tierra estaba llena de meteoritos, por lo que no era un lugar propicio para crear vida ni para sobrevivir. A continuación, llegó una época más tranquila, con unas condiciones ideales para la vida, y pronto surgieron los primeros sistemas vivos.

Hipótesis hipótesis hipótesis hipótesis

Sin embargo, hay quien piensa que la vida no surgió en la Tierra, sino que vino de otro lugar (traído por un meteorito). Se trata de una hipótesis llamada exogenia --más conocida como panspermia, pero más limitada que ésta -. La vida apareció en algún lugar del universo, luego llegó a la Tierra, y como aquí tenía las condiciones adecuadas, la multiplicó y evolucionó.

Simulando las posibles condiciones espaciales, a través de diferentes experimentos, han descubierto que algunas moléculas básicas para la vida pueden ser generadas espontáneamente. El experimento más clásico sobre la génesis de la vida es el de Miller (1953), que provocó descargas eléctricas a una mezcla de metano, amonio, vapor de agua e hidrógeno, dando lugar a varios aminoácidos (algunas de las moléculas básicas de la vida). Por este camino se han llevado a cabo otros experimentos para la obtención de moléculas orgánicas complejas a partir de compuestos habituales en el espacio o en otros planetas, como la radiación ultravioleta, que es muy abundante en el espacio.

Todavía tienen esperanza de encontrar rastros de vida en Marte, actuales o antiguos.
NASA-JPC

Otro de los argumentos utilizados por los partidarios de la hipótesis de exogenia es el meteorito ALH84001. Fue descubierto en la Antártida en 1984 y, según algunos exobiólogos de la NASA, los nódulos que contiene el meteorito son muy similares a los producidos por las bacterias. Por lo tanto, es posible que esas estructuras hayan sido creadas por algún ser vivo, pero de momento no lo saben.

El meteorito tiene unos cuatro mil quinientos años y procede de Marte. De hecho, dentro de la hipótesis de exogenia, hay quien piensa que la vida surgió en Marte. Los marcianos, más adecuados que las condiciones de la Tierra, se crearon en aquella época. Y dicen que la vida nació en Marte y luego llegó a la Tierra. Por eso se han hecho esfuerzos en encontrar pistas de vida en Marte y se seguirán haciendo.

Además de Marte, la vida podría estar presente en otros planetas y satélites (o podría ser, los tiempos y el tiempo también deben tenerse en cuenta y en la exobiología). Junto a Marte, el podio está compuesto por dos satélites: Europa de Júpiter y Titanes de Saturno. Eso en nuestro sistema solar, pero en general se mira a los planetas lejanos. En la última década se han encontrado infinidad de exoplanetas, por eso creen que nuestro sistema solar es bastante normal en el universo y que puede haber muchos más planetas como la Tierra.

Por ese camino, investigan la habitabilidad de los planetas: si un planeta cumple o ha cumplido nunca las condiciones para desarrollar su vida. Hay que tener en cuenta que a la hora de investigar los planetas lejanos, tienen una gran limitación tecnológica. Y, por ello, determinan el tamaño de un planeta, la atmósfera, la distancia al Sol, etc., a la que debe ajustarse para poder encontrar la vida en las mejores condiciones. Así, hay unos 50 planetas que pueden tener vida y de vez en cuando son noticias de este tipo.

Meteorito hallado en la Antártida (a la izquierda) con restos de algún presunto ser vivo (a la derecha visto al microscopio).
(Foto: NASA-JPC)

Juego de probabilidades

Pero a medida que se avanza la tecnología, el número de planetas que pueden tener vida cambia. La probabilidad de que en el Universo haya otras vidas diferentes a la de la Tierra se mide matemáticamente, pero lógicamente es necesario utilizar los datos que proporciona la tecnología para utilizar herramientas matemáticas. Y siguen sin conocer esa probabilidad. Por ejemplo, el resultado de la ecuación de Drake no se puede determinar.

El astrofísico Frank Drake propuso una ecuación para calcular el número de civilizaciones tecnológicas posibles en el universo. Esta cantidad depende de siete factores: El número de estrellas que se crean anualmente en la Vía Láctea, el porcentaje de estrellas que rodean los planetas, la órbita adecuada a la vida de un cuantos de esos planetas, entre ellos el número de veces que se ha producido la vida, el número de veces que se ha desarrollado la vida inteligente en los que se ha producido la vida y cuántos de ellos han desarrollado la tecnología (y las ganas de comunicar). Además de estos seis, existe un factor corrector que tiene en cuenta el tiempo: la duración de esta civilización inteligente y tecnológica.

En la imagen central se encuentra nuestro sistema solar, y en ambos se ve cómo la distancia entre un planeta y la estrella --en función del tamaño de la estrella- cambia para que el planeta sea habitable.
ESA

Como se ve, todos estos factores varían con los descubrimientos. Y esta ecuación no tiene resultado. Eso sí, parece que los factores astronómicos dan una imagen mucho más optimista que la que aporta la biología, por lo que la biología es la mayor limitación para desarrollar una vida inteligente.

Sin embargo, a pesar de las incertidumbres existentes, hay un gran proyecto en marcha desde hace tiempo en la búsqueda de civilizaciones tecnológicas: SETI. Como dijo su director Jill Tarter en la Asamblea General de Astrónomos 2006: "aunque haya muchas civilizaciones, no es de extrañar que todavía no se haya detectado ninguna". De hecho, exploran el cielo en busca de radiofrecuencias, dirigidas en cada momento a un punto concreto, y en cada uno de esos puntos trabajan con nueve dimensiones: las tres correspondientes al espacio, el tiempo, la frecuencia, la sensibilidad...

Jill Tarter es director de SETI. Se basó en esta mujer para dar forma al protagonista de la novela Carl Sagan Contact.
Instituto SETI
No será fácil acertar de pleno. Según la paradoja de Fermi, como en la Tierra hay vida, en cualquier otro rincón del universo la vida será un acontecimiento normal y una vida inteligente. Y si la vida inteligente es normal, entonces sus huellas deberían ser visibles. Es por ello que SETI espera que aparezcan estas pistas.

Sin embargo, más de uno se preguntará por qué no se han puesto en contacto si hay vida inteligente. Los expertos abordan la pregunta con buen humor y más de uno ha respondido en bromas, como Stephen Hawking: "Viendo la humanidad, ¿cómo quieren tener relación con nosotros?"

Como se ve, en la exobiología no falta humor. Y como está lleno de suposiciones e hipótesis, y no obtienen resultados claros, también hay quien piensa que la ciencia real no es. En este campo el límite del conocimiento lo marca la tecnología, la imaginación no tiene límites.

Sobre una reflexión intensa
No se puede negar, el tema tiene un lado filosófico. En consecuencia, los filósofos también tienen algo que decir en este tema, y tampoco es de extrañar que los científicos descubran la filosofía. Desde la base, la exobiología busca vida fuera de la Tierra. ¿Pero qué es la vida?
No hay ningún problema en la vida cotidiana para distinguir lo vivo de lo inanimado. Pero los exobiólogos trabajan en la frontera entre ambos y necesitan una definición precisa de la vida. Sin embargo, no existe una definición universal. La definición incluye conceptos como metabolismo, crecimiento, reproducción... En la NASA, por ejemplo, utilizan la siguiente definición de trabajo: "la vida es un sistema químico que soporta y mantiene una evolución vorágica".
Felix Olasagasti: "No es posible saber exactamente cómo nació la vida"
Este joven lasartearra trabaja en el campo de la exobiología en la Universidad de California. Y nos ha enseñado otra visión de la investigación.
Se utilizan dos términos: exobiología y astrobiología. ¿Son equivalentes?
De hecho sí. Sin embargo, no existe una definición precisa para diferenciarlos. Yo creo que la decisión de utilizar una u otra tiene una razón comercial. La astrobiología es un concepto creado por la gente de la NASA que puede tener más en cuenta el origen de la vida en la Tierra que la exobiología, pero no necesariamente. Por su parte, la ESA utiliza más el término exobiología.
Hay muchas preguntas para responder, por ejemplo, ¿cómo surgió la vida?
No es posible saber exactamente cómo fue el origen de la vida en la Tierra, porque la propia vida ha perdido sus huellas, pero es posible decir "así podría ser". Podemos acercarnos al momento en que apareció el primer genoma, ya que existe un registro posterior. Pero la historia anterior está perdida y entonces partimos de planteamientos químicos.
(Foto: N. Herrería)
Ahí hay un salto: de la biología abajo llegamos hasta un punto y de la química a otro, pero queda un hueco. No sabemos todo lo que está desde la primera célula hasta el primer genoma.
¿Quieres llegar a esa primera célula en tu investigación?
Es uno de los propósitos de la investigación. Desde mi punto de vista no hay vida sin células. A la vista de las leyes de la química, se podría hacer un acercamiento a esta célula a través de un sistema.
En mi tesis he estudiado el modelo matemático de un sistema que se mantiene. He planteado un sistema de reacción abstracto, con los componentes que requiere un sistema de mantenimiento. La membrana, por ejemplo, es crítica en un ser vivo y para mantenerse necesita una red de reacción, para mantenerla se necesita una fuente de energía y superar otros problemas. Por ejemplo, en una membrana las sustancias provocan una presión osmótica debido a que la concentración interna es mayor que la externa, y si es muy grande la célula podría explotar. La célula debe solucionarlo.
Teniendo en cuenta estos conceptos, he planteado los elementos mínimos que necesita el sistema y una red de reacción, en abstracto, he determinado las ecuaciones matemáticas y he estudiado si es cinéticamente estable.
(Foto: De archivo)
Por lo tanto, ¿no tienes en cuenta de qué está hecha la vida?
Aunque la vida está ligada a la materia, más que eso es un proceso. Este sistema que permite este proceso es el que da vida. Obsérvese que en la definición que utilizan en la NASA no se menciona materia alguna (sistema químico con evolución darwinista).
¿Crees que encontrarán vida fuera de la Tierra?
Yo tengo la esperanza de encontrar vida.
¿Y la vida inteligente?
Puede que haya vida inteligente, pero la probabilidad es mucho menor. En cualquier caso, no es algo que me preocupe especialmente.
Rementeria Argote, Nagore
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2006
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Biología; Astronomía; Astrofísica; Bioquímica; Química
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