29 nov. 2011

¿Qué es la EXOBIOLOGÍA?

Últimamente está muy de moda esa sugerente palabra debido a noticias hechas públicas por centros de renombre como son la NASA y similares. Una palabra que nos evoca a una realidad, intangible de momento, que consiste en dar respuesta afirmativa a una de las preguntas más atávicas del ser humano: ¿estamos solos en el universo?

La exobiología o astrobiología es el estudio multidisciplinar encargado de hallar vida extraterrestre. No solo busca vida ahora, sino también vestigios de que la hubiera habido.

Como he dicho, es un estudio que se puede abarcar desde diferentes ópticas como la de la biología, la radioastronomía y la estadística, siendo en todo momento la que mas peso tiene, como indica su nombre, la de las ciencias biológicas.

A continuación paso a explicar como se estudia la materia en cada una de las 3 ramas:


-Según la biología:

El principal interés de la exobiología “biológica” no es saber como puede ser la vida extraterrestre, sino en como identificarla. Hacía falta matizar ese detalle desde el principio, ya que en todo momento se buscará vida teniendo en cuenta los conceptos de cómo nosotros concebimos la vida, es decir por analogía a la de nuestro planeta. Algo que para muchos puede parecer demasiado antropocentrista, pero nada más lejos de la realidad, porque de momento la vida solo se conoce en nuestro planeta y esta es la que hemos estudiado y catalogado. No toca ahora definir que se considera algo con vida (yo lo defino como algo cuya finalidad es perpetuarse mediante reproducción para dar una descendencia física), ya que como he dicho no se busca cómo es la vida extraterrestre, sino en dar con las características de su existencia. Para nosotros, la vida requiere de 3 características esenciales: elementos biogénicos basados en el carbono, agua líquida y la existencia de una fuente de energía utilizable.

Respecto a lo del carbono, seguro que habréis oído a alguien por ahí comentar que el silicio sería un elemento que también daría soporte estructural a la vida. Éste presenta unas características muy similares a las del carbono y puede llegar a formar una gran cantidad de compuestos. Pero no es capaz de formar grandes cadenas, como sí hace el carbono, por lo que la formación de moléculas grandes estaría muy limitada. Otra pega es que es un elemento muy escaso en el universo, por lo tanto, poco asequible.

¿Cómo apareció la vida en la Tierra?, pues en forma de ecosistema, y por lo tanto tenemos que hablar de “ecopoyesis”. ¿Lo qué? Ecopoyesis es una palabra que viene del griego y quiere decir “el origen de los ecosistemas”, es decir, el primer ecosistema o primeros ecosistemas, si es que se originaron más de uno a la vez. Éste término fue propuesto por el genetista canadiense Robert H. Haynes en el año 1990.

Antes que nada tenemos que definir ecosistema, que es el conjunto de relaciones (principalmente a nivel de cadenas tróficas) que se establecen entre los diferentes seres vivos en y con su entorno. Por lo tanto, tenemos que definir qué eran los primeros organismos y los primeros entornos con la facultad de cargar con la vida.

Los primeros organismos aparecieron en la superficie del planeta hace entre 4000 y 3000 millones de años durante el Eón Arqueano. Los primeros organismos, o en otras palabras, el origen de la vida es un fenómeno que se denomina, retomando el griego, “biopoyesis”, y se da cuando coinciden un conjunto de características que son favorables para desarrollar vida. Las características originales no se tienen claras, pero experimentos como el de Harold Urey y Stanley L.Miller en 1952 o la hipótesis de la panspermia nos pueden dar una ligera idea.

El famoso experimento de Urey y Miller, aunque actualmente su resultado se considera inválido, consistió en crear moléculas orgánicas e inorgánicas a partir de una composición gaseosa en proporciones similares a la que se creía que tenía la atmósfera durante el Eón Arqueano mediante la aplicación de descargas eléctricas simulando los continuos relámpagos de aquellos tiempos. Dicho experimento sirvió para demostrar que de moléculas inorgánicas salen moléculas orgánicas, siendo orgánica toda aquella molécula formada por más de un átomo de carbono, que puede tener un origen biológico o no.



Esquema del experimento de Urey y Miller

La hipótesis de la panspermia (que traducido del griego quiere decir “semillas en todas partes”) sólo se aplica a la biopoyesis terrestre, y quizás a otros planetas, pero no a la biopoyesis primera. Ésta hipótesis hace un símil con los gametos sexuales dónde en el universo puede haber planetas que actúen como “óvulos”, que con la ayuda de un “espermatozoide” pueden quedar fecundados y desarrollar la vida. Los óvulos serían planetas con unas condiciones capaces de desarrollar la vida, que reciben de forma externa impactos de meteoritos con determinados compuestos orgánicos (el espermatozoide de nuestro símil), haciendo que en el planeta aparezca y posteriormente prolifere la vida.


Los primeros organismos posibles pueden ser de 2 tipos:

-Heterótrofos y mesotérmicos: Se alimentan de compuestos orgánicos y viven a temperaturas moderadas. Hipótesis propuesta por Alexander Ivánovich Oparin en 1924.

-Quimiolitótrofos e hipertermófilos: Se alimentan oxidando compuestos inorgánicos y viven en altas temperaturas, como por ejemplo en las chimeneas hidrotermales oceánicas.


Fueran como fueran los primeros seres vivos, estos procesos de biopoyesis han podido ocurrir en varías ocasiones y en diferentes planetas, pero en el único que de momento parece que la vida ha perdurado ha sido en el nuestro.

El ambiente durante el Arqueano tenía unas temperaturas parecidas al actual, una atmósfera aparentemente sin oxígeno libre y contaba con el elemento estrella, el agua. También existían ambientes extremos donde pudieron asentarse comunidades microbianas. Así, la ecopoyesis se dio con estas condiciones en la Tierra, apareciendo la vida en un entorno que puede que ocasionara la extinción de varias especies hasta que resistió y se adaptó el ancestro común de los 3 dominios actuales: bacteria, arquea y eucariota.

Las primeras formas de vida en la Tierra no cabe duda que fueron los microbios, así que las más probables de aparecer en otros planetas serían también en forma de microbios formando un ecosistema de tapiz microbiano, actuando todo como una comunidad microbiana. La clave del éxito de este primer peldaño de la cadena evolutiva no actuando como bacterias individuales sino como ecosistema puede residir en la capacidad de cambiar y controlar el flujo de fotones provenientes de la radiación solar, el cual otorgaría a los organismos la capacidad de tener poder reductor y la posibilidad de oxidar su ambiente, alterando así la composición atmosférica, lo cual favorecería la aparición de nuevos modelos de organismos.

¿Pero qué son los tapices microbianos? Pues son comunidades microbianas estratificadas verticalmente según un gradiente de luz, disponibilidad de O2 y H2S, donde encontramos los fotosintéticos y aeróbicos cerca de la superficie, y los anaerobios y quimiolitotrofos en el fondo. Estos tapices pueden llegar a tener un grueso de algunos milímetros hasta algunos centímetros, y podemos encontrarlos tanto en el medio acuático como terrestre/aéreo. Los podemos encontrar en cualquier tipo de ambientes, como por ejemplo las lagunas hipersalinas o fuentes hidrotermales del fondo oceánico.

Esta capacidad de habitar en ambientes extremos hace pensar que serían de los primeros ecosistemas de la Tierra durante el Eón Arqueano, ya que como hemos dicho la Tierra por aquella época presentaba ambientes extremos tanto de temperatura como de composición atmosférica. Otra prueba que confirma que estos tapices microbianos serían de los primeros ecosistemas consiste en los llamados estromatolitos, que son unas formaciones líticas de origen biológico formadas cuando los tapices microbianos retienen sedimentos, como arena, y forman otra capa de tapiz encima de los sedimentos, y así sucesivamente, siendo una estructura creciente a razón de medio milímetro el año. Por ejemplo en Shark Bay, Australia, se han encontrado estromatolitos que datan una antigüedad de 3500 M.a., es decir, de los primeros registros fósiles.



Estromatolitos de Shark Bay, Australia


Explicado todo esto, ¿que sabemos de los demás planetas?:

- MARTE: temperaturas frías, entre los 63 y 123 grados bajo cero, atmosfera de dióxido de carbono. Hay trazas de agua en la atmosfera y se piensa que en el subsuelo habría gran cantidad congelada. Que los casquetes polares se vean blancos no significa que sea agua congelada, ya que en realidad se trata de CO2 congelado.

Debido a la información recibida de las sondas Mariner, Viking, Mars Global Surveyor y Mars Pathfinder se sabe que hace entre 3,500 y 4,500 millones de años (cuando se formó la Tierra), pudo haber abundante presencia de agua, ya que se observan accidentes geográficos que recuerdan a ríos y mares, así como imágenes que muestran cantos rodados.

En 1975 las sondas Viking aterrizaron en Marte con laboratorios para estudiar la presencia de vida microbiana en el planeta rojo. De los estudios realizados se dedujo que había algo que era capaz de captar el CO2 atmosférico e incorporarlo a los compuestos químicos del suelo, pero no podían discernir si era por una reacción biológica o química, ya que no se pudo detectar producción de materia orgánica. También se detectaron incrementos de CO2, aunque podrían haberse producido por unas simples reacciones químicas. Otra de las pruebas indicaba que había habido un intercambio de O2 con la atmosfera con unos valores 15 veces más altos que los esperados, pero tampoco quería decir nada, ya que también podría tratarse (notese que he usado el tiempo pluscuamperfecto) de algún tipo de actividad química con el hierro del suelo.

También podríamos tener la prueba definitiva encontrado fósiles en las piedras de Marte, pero como aun no hemos enviado ninguna misión a Marte para recoger piedras, pues nos quedaremos esperando…a menos que encontremos en la tierra meteoritos provenientes de Marte. Hay uno, el ALH84001 que impactó en la Antártida hace 13000 años y fue arrancado de Marte tan solo 16 millones de años atrás, en el que se han encontrado indicios de que sobre él se hayan podido realizar procesos biológicos. Estos indicios consisten en la presencia de de cristales de magnetita puestos en fila tal y como hace nuestro conocido amigo Magnetospirillum magnetotacticum, una bacteria terrestre. ¿Pero cuándo se formaron esos cristales?, ¿en Marte o en la Tierra después de que impactase en su superficie siendo así expuesto a nuestros microorganismos? Siguiendo con la hipótesis de la panspermia, sabemos que el ATP, una de las “monedas” energéticas más fundamentales para la vida, pierde su estructura por encima de los 155º C (encontramos vida hasta los 151 ºC en las chimeneas del fondo oceánico) y sabemos que los meteoritos al atravesar nuestra atmósfera superan ese límite de los 155 ºC. ¿Que pasa?, pues que estamos en lo mismo de antes: conocemos la vida según nuestros conceptos establecidos. Quizas hay vida que no funciona con ATP, o a lo mejor hay vida extraterrestre que funciona con ATP pero que está situada muy dentro del meteorito, protegida así de las altas temperaturas.


- VENUS: Pues ahora vida como que no, porque la superficie tiene una temperatura de mas de 1000 ºC originados por su densa atmosfera de dióxido de carbono que dan lugar a un efecto invernadero brutal.


- EUROPA, luna de Jupiter: Podría tener un mar de agua liquida en su interior, mantenido bajo una capa superficial de hielo que llegaría los 223 grados bajo cero con la ayuda del calor que le vendría del núcleo del planeta (algo parecido a lo que ocurre en el lago Vostok que se encuentra a 4 Km. bajo el hielo antártico). Lo mismo se piensa que puede tener otro satélite de Júpiter, Calisto.


- TITAN, luna de Saturno: Se piensa que puede tener mares de metano o etano en estado liquido debido a las bajas temperaturas del planeta. En su atmósfera encontramos metano en estado gaseoso, que debido a la luz ultravioleta que le llega es destruido de manera constante. Pero “oh milagro”, parece ser que los niveles de metano son constantes, por lo que debe existir una fuente (¿biológica?) en el planeta para mantener ese equilibrio. El metano se descompone en hidrogeno y acetileno, pero misteriosamente no encontramos hidrógeno en la superficie, como si “algo” lo estuviera consumiendo, pero de momento no sabemos nada más.


- Según la radioastronomía:

Esta rama solo se centra en la hipótesis de que puede que existan civilizaciones alienígenas lo suficientemente avanzadas como para enviar (de manera intencionada o no) emisiones de radio al espacio, tal y como hacemos nosotros. Por lo tanto, si envían señales de radio que denoten patrones matemáticos inteligentes (pulsos repetidos durante una frecuencia concreta, señales más intensas que las del “silencio espacial”, etc.), podríamos escuchar a nuestros vecinos del cosmos con los “oídos” adecuados: los radiotelescopios.

Con este pretexto, en la década de los 70 del siglo pasado se iniciaron diversos proyectos como el SETI, Cyclops, SERENDIP, HRMS o Phoenix, que mediante el uso de radiotelescopios se dedicaban a “escuchar” la galaxia en busca de alguna señal de vida inteligente.

Sin duda alguna, la señal que más revuelo ha generado ha sido la llamada señal “Wow” recibida por el radiotelescopio Big Ear (en Ohio) el 15 de agosto de 1977 procedente de la constelación de Sagitario. Una señal 30 veces más intensa que el ruido de fondo con una duración de 72 segundos que no quedó registrada en las computadoras, sino impresa en una tira de papel. Cuando días después Jerry Ohman dio con ella, se quedó tan sorprendido que escribió en el papel, al lado de la secuencia 6EQUJ5, la palabra “Wow” (exclamación de sorpresa en inglés). Pese a que se han recibido otras señales de origen desconocido, nunca ninguna ha sido tan intensa como la señal “Wow”.

NOTA: Puedes escuchar una recreación sonora de la señal “Wow” en nuestro programa de Sonidos curiosos del Mundo y del Universo 2




Aunque sobre todo estos proyectos se dedicaban a la escucha pasiva, también llegaron a emitir mensajes inteligentes a zonas del universo fuera de nuestra galaxia. El más conocido fue el enviado el 16 de noviembre de 1974 desde el radiotelescopio de Arecibo (Puerto Rico) con destino hacia la constelación de Hércules, mas concretamente al cúmulo de estrellas M13. El mensaje, emitido a una frecuencia de 2.380 MHZ, 10 Hz de ancho de banda y con una potencia de salida de 3 billones de vatios, estaba formado por 1.627 bits de información, número que resulta de la multiplicación de 23 y 27, ambos números primos. Si ese mensaje es interceptado de aquí 25.000 años (fecha aproximada en la que llegaría al cúmulo M13) por una civilización alienígena inteligente, tendrían que ver precisamente eso, la descomposición de la información en 2 matrices de 23 y 27 bytes y pasarlas a código binario, formándose en una de ellas la siguiente imagen con diversos mensajes:



También se han enviado mensajes al espacio, pero no en forma de señales de radio, sino en sondas. La Pioneer X portaba una placa de aluminio dorada de 15,25 x 22,8 x 0,12 cm. sujeta a su estructura y protegida de la erosión interestelar. En esta placa esta dibujado lo siguiente:


En la imagen vemos representados a un hombre (con buenas intenciones) y a una mujer, cuyas estaturas se deducen al compararse con la del esquema de la sonda Pioneer X que hay detrás de ellos. Abajo encontramos una representación del Sistema Solar, donde se indica que la sonda partió del tercer planeta más próximo al Sol. Las líneas de la izquierda que convergen en un punto representan la posición del Sol con respecto al centro de nuestra galaxia. Arriba a la izquierda vemos la representación de la inversión en la dirección del electrón de spin en un átomo de hidrogeno (los aliens sabrán para que sirve eso).

También las sondas Voyager I y II, lanzadas en el año 1977, portan en su interior cosas para los extraterrestres: un disco fonográfico con instrucciones para su uso en el que se ha grabado información sobre la especie humana, desde nuestros genes a nuestras bibliotecas. El “pack” también incluye una colección de fotografías de hombres de todas las latitudes de nuestro planeta haciendo multitud de cosas, desde cuidando a otros seres humanos hasta realizando obras de arte. También contiene una cinta de “audiosaludos” cordiales en 60 idiomas diferentes (como si fueran a entender alguno) y más de hora y media de música de diferentes culturas del mundo. Como colofón, el que era por aquel entonces presidentes de los Estados Unidos, Jimmy Carter, dejó un mensaje en el que explica lo siguiente:

«Lanzamos este mensaje al Cosmos... De los 200.000 millones de estrellas que hay en la galaxia de la Vía Láctea puede que algunas —tal vez muchas— tengan planetas habitados y civilizaciones que viajan por el espacio. Si una de estas civilizaciones intercepta el Voyager y puede comprender estos contenidos grabados, aquí va nuestro mensaje: estamos tratando de sobrevivir a nuestro tiempo para poder vivir en el vuestro. Esperamos que algún día, tras haber solucionado los problemas a los que nos enfrentamos, podamos unirnos a una comunidad de Civilizaciones Galácticas. Esta grabación representa nuestra esperanza, nuestra determinación y nuestra buena voluntad en un inmenso e impresionante Universo.»


- Según la estadística:

En el año 1961, el astrónomo Frank Drake quiso estimar el número de civilizaciones inteligentes en nuestra galaxia, la Vía Láctea, y formuló la siguiente ecuación:


Paso de explicar en qué consiste cada factor, solo explicaré el único que es calculable, R. R corresponde al número total de estrellas en la vía láctea, es decir, 4x10 elevado a 11. Del resto de factores solo podemos suponer y estimar, con criterio, pero suponer y estimar.

En total, esta ecuación nos da un resultado de 10, 10 civilizaciones inteligentes que como mínimo podría haber en nuestra galaxia. Cifra muy interesante.

Pero la realidad es que aun no hemos identificado indicios de vida en otros planetas, del tipo que sean. ¿O si? Bueno, eso ya daría para otro artículo, uno muy largo por cierto.



Alejandro Barragán Ratia

1 comentario: