viernes, 22 de octubre de 2010

Buscando extraterrestres...en la Tierra.



  

xkcd


Aunque nunca nadie vio un ser vivo de otro planeta que no sea el nuestro, la Astrobiología es una disciplina en auge, e indispensable para pensar racionalmente el problema de la vida en otros planetas.

 Hay muchas evidencias que nos indican que efectivamente la existencia de condiciones para la formación de vida es un fenómeno común en nuestro Sistema Solar y en otros sistemas planetarios.

Como resultado de la formación del universo conocido se conformaron los elementos químicos que componen las diversas formas de materia. Es interesante considerar que los elementos más abundantes son los que integran la estructura de los únicos seres vivos conocidos en el universo: el Hidrógeno (H), el Carbono (C), el Oxígeno (O) y el Nitrógeno (N). Quedan fuera de la lista de elementos más abundantes el Helio (He) y el Neón (Ne) por ser bioquímicamente inertes.

 Los cuatro elementos más abundantes en el universo (CHON) representan el 99% de elementos encontrados en todos los seres vivos conocidos, incluyendo a los humanos. El agua, integrada por H y O es con mucho una de las moléculas más abundantes en el universo, en los seres vivos, y oh sorpresa! en todos los rincones de cuanta galaxia se pueda conocer.

Los procesos bioquímicos que determinan la existencia de vida se basan en la química del carbono en medio acuoso. No sólo las moléculas orgánicas deben su existencia a las características químicas de este elemento, sino también toda una serie de moléculas denominadas prebióticas, como el monóxido de carbono, el metano, el metanol, formaldehído, etc.

En los ultimos tiempos se han generado una serie de descubrimentos extremadamente relevantes: se han detectado mas de 120 moléculas en los cúmulos interestelares, muchas de ellas orgánicas: recientemente se ha reportado la existencia de fulerenos. Más de 50 especies químicas de interés biológico están presentes en colas de diversos cometas, y los asteroides con importantes cantidades de hielo son extremadamente abundantes.
  Desde hace tiempo se planteaba la posibilidad de existencia de aminoácidos, bases, azúcares y ácidos grasos en estos cuerpos celestes. En efecto, el año pasado la sonda Stardust traía a tierra muestras de glicina, un aminoácido no escencial, captadas al cometa Wild 2.

Si bien esto no pretende ser una lista sumaria de indicios y hechos, está claro que los astrobiólogos tienen mucho trabajo en estos días.
 Es difícil concebir como pueden llegar a ser estas desconocidas formas de vida. La única opción que le queda a la ciencia es comparar nuestro planeta, con otros rincones distantes de nuestros vecinos. La vida en la Tierra ha conquistado todos los ambientes posibles, incluyendo los mas extremos. Es buscando en estos lugares inesperados que los astrobiólogos especulan sobre la plausibilidad de la existencia de seres vivos análogos.
 El propósito de estos estudios es el de desentrañar los mecanismos bioquímicos que permitieron a estos organismos generar la capacidad para vivir en ambientes extremos, así como tambien estudiar la influencia medioambiental en la evolución de los mismos.
 Por otro lado hay rincones en planetas y lunas de nuestro sistema solar que tienen contrapartes en la Tierra.
 El origen de la vida en nuestro planeta debe ser considerado un problema a escala de nuestro Sistema Solar, y si bien es un problema enteramente abierto y lejos de ser resuelto, los aspectos de ingeniería bioquímica básica son compartidos por todos los seres vivos conocidos. Estos aspectos permiten delimitar el problema de hallar otras formas de vida: necesariamente estas formas deberán ser "mas o menos" parecidas a las conocidas. Por lo menos en cuanto a sus aspectos funcionales.

 Naturalmente esto no debe considerarse como una versión antropocéntrica de nuestra situación como especie. O por lo menos así lo entiendo yo. Es parte de una hipótesis, bastante ambiciosa, pero plausible que necesita ser verificada, como todo en la ciencia.

Vamos a pasar una breve ojeada a este particular bestiario, candidatos a alien surgidos nada menos que de la entraña de nuestro planeta: los extremófilos, microbios capaces de vivir y desarrollarse en ambientes que matarían a la mayoría de los seres vivos conocidos.

Pyrolobus fumarii: es una arqueobacteria que habita en ambientes de altas temperaturas, incompatibles con la vida, tal como la conocemos. Los hábitat frecuentados por la Pyrolobus fumarii son las cadenas volcánicas submarinas, como las del Océano Atlántico donde fue descubierta en 1997, a una profundidad de 3650 metros. La temperatura ambiente óptima para esta arqueobacteria es de 113º Celcius. En autoclaves utilizados para esterilización médica se logra matar a este candidato a extraterrestre a 130º. Esta arqueobacteria es anaerobia y vive del hidrógeno, lo que hace aún mas sólida su candidatura. Marte tuvo océanos donde probablemente existieran fuentes termales como las que habita fumarii, y hay quien especula que en Europa existirían sistemas similares.
  Colwellia psychrerythraea : Los ambientes más fríos de la Tierra son el hábitat natural para esta bacteria: a -12ºC la bacteria se reproduce normalmente y tolera temperaturas de hasta -20ºC. Colwellia posee una membrana plasmática muy distinta a la de las demás bacteria y sintetiza un conjunto de enzimas muy específico que evita el congelamiento del agua que posee su estructura. Por si fuera poco puede llegar a habitar en las profundidades oceánicas. Metaboliza el carbono, su fuente principal de nutrientes. Innumerables ambientes de nuestro sistema solar son hábitat compatibles con las condiciones de vida que tolera esta bacteria.

 Haloarcula marismortui: Esta halobacteria habita en ambientes saturados con sal, con gran luminosidad y en ausencia de oxigeno: fue descubierta en las aguas del Mar Muerto. Los sulfatos de magnesio encontrados en Marte por el Opportunity permiten inferir la existencia de un ambiente saturado en el planeta rojo. Las especies conocidas son aerobias y fotosintéticas, lo que si bien reduce el espectro de ambientes habitables por la Haloarcula, se especula desde hace tiempo que Marte podría haber alojado microorganismos similares a este.
 Otros ambientes en que ha sido encontrada son en minas abiertas de sal, en las que habitan problemas mientras tengan acceso a la radiación solar y a una concentración salina de 4,5 molar.

 Picrophilus torridus: Pertenece al género Picrophilus, que la conforman hasta ahora dos especies conocidas. No es para menos ya que el hábitat de estas arqueobacterias son los ambientes extremadamente ácidos. Fácilmente habitan soluciones con una concentración de ácido sulfúrico 1 molar, aunque se han detectado a pH cercanos a cero. Generalmente no logran sobrevivir en ambientes con pH mayores a 4. Estas extremas condiciones de vida se relacionan con el escaso número de especies conocidas. Sin embargo numerosos ambientes de nuestro sistema solar harían sentir a las picrophilus como en casa: Marte nuevamente, pero también Venus con su densa y ácida atmósfera son candidatos naturales, así como también Europa. Las arqueobacterias de este género son de gran interés en esta búsqueda de candidatos.

 Natronomonas pharaonis: lo contrario a las especies anteriores lo representa esta arqueobacteria que habita en ambientes altamente alcalinos. Descubierta en los lagos de soda en Egipto la pharaonis sobrevive en ambientes con un pH de 8,5 y con altas concentraciones de amoníaco. Sin dudas es una candidata interesante ya que en cráteres como Gusev, en Marte, se ha especulado la existencia de mares con características alcalinas. Por otro lado se ha descubierto que estas especies poseen un alto grado de autonomía nutricional. Es interesante destacar que un organismo así debe necesariamente poseer un medio interno ácido: en efecto esta bacteria posee bombas de hidrógeno en su pared celular que se encargan de mantener en condiciones óptimas su medio.

 Arqueobacterias del género Pyrococcus y Thermococcus: Estas especies se han hallado en ambientes de altas presiones, típicamente en fondos oceánicos, donde además se encuentran temperaturas en el entorno de los 100ºC y altas concentraciones de azufre. Algunas de estas especies toleran presiones de hasta 200 atmósferas. Se han hallado a profundidades de hasta 1600 metros en el océano y hasta 5 km bajo tierra. Son sin dudas los seres vivos encontrados a mayor profundidad de los que se tenga registro. A presiones en las que un ser humano será aplastado estas bacterias encuentran condiciones de vida óptimas. Sé que estamos pensando en Venus cuando hablamos de grandes presiones. Pues si, su alta tolerancia a temperaturas altas convierte a estos dos géneros en los favoritos de esta búsqueda.


 Chroococcidiopsis: Es una de las cianobacterias más primitivas conocidas y también una de las más extremistas a la hora de escoger hábitat: se la descubrió en el desierto de Atacama, en Chile, en el ambiente más seco conocido en la Tierra. La tolerancia a las altas temperaturas, los ambientes salinos y las condiciones de casi absoluta ausencia de agua han llamado la atención sobre este microorganismo. Hay quien la candidata como una posible opción para terraformar Marte, planeta privilegiado para que se pueda hallar microorganismos similares a este. Hallar pequeñas cantidades residuales de agua en el planeta rojo generaría condiciones tolerables para esta bacteria.

 Geobacterias: Este género de proteobacterias sobresalen por metabolizar metales de todo tipo, en especial hierro, metales radiactivos, y compuestos del petróleo. Naturalmente no sólo tienen un interés para la comunicad astronómica, sino también en otras aplicaciones tecnológicas. Las vueltas de la evolución biológica han permitido encontrar a estos espécimenes en ambientes altamente contaminados y tóxicos. Poseen genes que les permiten sobrevivir en ambientes con presencia de oxígeno, son sin dudas las todo terreno de esta búsqueda. No se si se hallarán en otros planetas, pero conociendo al ser humano y sus costumbres estas bacterias nos acompañarán allí hasta donde logremos llegar.

 Deinococcus radiodurans: esta bacteria tiene la sorprendente capacidad de resistir radiaciones ionizantes hasta 1000 mayores que las necesarias para matar a cualquier organismo conocido. Fueron descubiertas en 1956, precisamente mientras se investigaba el potencial desinfectante de las radiaciones ionizantes. Una radiación de 10 Gray mata a un ser humano, con 60 Gy no queda una sola Esterichia Colli viva, sin embargo una dosis de 5000 Gray deja intacta a esta bacteria que es capaz de manterse viva con dosis de hasta 15000 gy. Llama la atención la gran capacidad de regeneración de material genético que posee esta bacteria, aspecto clave de su supervivencia y de gran interés en genética. Es difícil determinar un nicho ecológico para este ser vivo, pero sus "hábitos de vida" la hacen de todas las candidatas, mi favorita. La vida puede sobrevivir a la exposición de altas dosis de radiación como las que se experimentan en condiciones de ambiente espacial.


 Elaborado en base a The New Scientist, y con ayuda de la MicrobeWiki, la mejor amiga del microbiólogo...y del exobiólogo también.



 


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