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Miércoles, 6 abril 2011
Astrobiología

Búsqueda de genomas extraterrestres

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Una nueva tecnología de detección y análisis genómicos podría constituir un paso adelante en un controvertido campo de estudio. Algunas hipótesis plantean la posibilidad de que las primeras formas de vida de la Tierra no se originasen aquí sino en otro astro. 

Entre los astros candidatos, figurarían los cometas, a los que ya se atribuye una posible contribución a las condiciones de habitabilidad de la Tierra aportando agua y quizá algunos otros ingredientes básicos para la vida. Según esas hipótesis del origen extraterrestre de la vida de nuestro mundo, los cometas pudieron ser, en la infancia del sistema solar, ambientes aptos para una evolución química que condujese a la formación de microorganismos simples. 

Otro candidato al origen de la vida terrestre es Marte, planeta vecino de la Tierra y el más parecido a ella de todos los del sistema solar.

Existe la posibilidad, en opinión de un sector de la comunidad científica, de que toda la vida en la Tierra descienda de organismos que se originaron en el planeta rojo y llegaron aquí a bordo de meteoritos. Si ese es el caso, un instrumento que está siendo desarrollado por investigadores del MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts), en Estados Unidos, y la Universidad de Harvard, en el mismo país, podría proporcionar las pruebas definitivas. 

A fin de detectar señales de vida pasada o incluso actual en Marte, una prometedora estrategia para el caso de que la vida terrestre esté relacionada con la marciana sería buscar ADN o ARN, y específicamente, secuencias particulares de estas moléculas que son casi universales en todas las formas de vida terrestre. Ésta es la estrategia perseguida por Christopher Carr, Clarissa Lui y Maria Zuber del MIT, y Gary Ruvkun de la Universidad de Harvard, quienes idearon el instrumento y formaron el equipo inicial. 

Lui ha presentado recientemente un resumen de las características técnicas básicas del instrumento en el que el grupo trabaja, un dispositivo que servirá para lo que se define como Búsqueda de Genomas ExtraTerrestres (SETG, por sus siglas en inglés). Así, a las sugerentes siglas científicas de SETI (Búsqueda de Inteligencias ExtraTerrestres) y de CETI (Comunicación con Inteligencias ExtraTerrestres), se les suman ahora las de SETG.

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La idea subyacente en el concepto SETG se basa en varios hechos que ya han sido comprobados en los últimos años. 

En primer lugar, en la infancia del sistema planetario, los climas de Marte y la Tierra eran mucho más similares de lo que son ahora, hasta el punto de que las formas de vida que poseyera uno de ambos planetas, muy probablemente habrían podido sobrevivir en el otro. 

En segundo lugar, se estima que han viajado desde Marte a la Tierra, mil millones de toneladas de roca. Estos fragmentos se desprendieron del planeta rojo por el impacto de asteroides, y, después de recorrer el espacio interplanetario, acabaron estrellándose en la superficie de la Tierra. 

En tercer lugar, los microbios han demostrado ser capaces de sobrevivir al efecto inicial de los impactos de esa clase, y hay algunas pruebas de que también podrían sobrevivir los miles de años transcurridos durante la travesía por el espacio interplanetario antes de llegar a otro mundo. De entre las diversas investigaciones que lo respaldan, cabe citar, por ejemplo, las realizadas por Wayne Nicholson, astrobiólogo de la Universidad de Florida que ha colaborado con la NASA y de quien en 2008 ya tuvimos oportunidad de informar desde NCYT sobre su labor.

Así que los diversos pasos necesarios para que la vida comience en un planeta y se propague al planeta vecino, son todos plausibles. 

De esas dos rutas interplanetarias posibles para la vida, desde la Tierra hasta Marte, y de Marte a la Tierra, ésta última es la más probable, dado que la dinámica orbital muestra que es aproximadamente 100 veces más fácil para las rocas viajar de Marte a la Tierra que hacer la ruta inversa. 

Por lo tanto, si se formó vida microbiana en Marte, ésta pudo viajar a la Tierra y coexistir con la autóctona o incluso ser la única aquí presente.  Podríamos, por tanto, ser descendientes de microbios marcianos.

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Si provenimos biológicamente de Marte, realizar allí investigaciones geoquímicas (y eventualmente biogeoquímicas) podría revelarnos muchas cosas esenciales sobre las primeras formas de vida existentes en la Tierra, y su punto de partida evolutivo en ella.

Las huellas biológicas de las primeras formas de vida que existieron en la Tierra se borraron de ella hace mucho tiempo. Sin embargo, si esos organismos descendían de formas de vida marciana, las condiciones imperantes en el planeta rojo sí pueden haber preservado hasta nuestros días huellas de sus ancestros. 

El dispositivo diseñado por los investigadores del MIT y la Universidad de Harvard podría tomar muestras del suelo marciano y aislar cualquier microbio vivo que pueda estar presente, o bien vestigios microbianos siempre y cuando se hayan conservado lo bastante bien como para contener todavía ADN o ARN viables. 

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A continuación, el aparato separaría el eventual material genético para utilizar técnicas bioquímicas estándar de secuenciación genética.


Además, este método es también capaz de detectar cualquier contaminación biológica en Marte que haya sido llevada por alguna nave terrestre, lo que permitiría, en teoría, evitar falsos hallazgos de vida marciana autóctona. Por supuesto, el sitio del hallazgo se tomaría muy en cuenta. Hallar microbios asombrosamente parecidos a los terrestres en las inmediaciones del lugar de aterrizaje de una vieja sonda interplanetaria y bajo unos pocos centímetros de arena apuntaría claramente a que son terrestres y llegaron a Marte traídos por la nave. El mismo hallazgo en una muestra extraída a mayor profundidad en el subsuelo de una zona más prístina podría indicar que se trata de vida autóctona emparentada con la terrestre.

Por supuesto, ante cualquier eventual hallazgo de microbios vivos en Marte, la polémica sobre su origen estará servida.

No hace muchos años, los escépticos de la posibilidad de vida fuera de la Tierra habrían tildado a los científicos del equipo de Clarissa Lui de cazafantasmas, pero las últimas misiones de exploración de Marte han demostrado claramente que el planeta rojo tuvo agua abundante en el pasado y que también poseyó muchas de las otras condiciones que se creen necesarias para sustentar la vida. 

De hecho, aunque actualmente la superficie de Marte es demasiado fría y seca para sustentar formas de vida conocidas, hay indicios de que puede haber agua líquida en el subsuelo, incluso a poca profundidad. 

Por tanto, el mejor lugar para buscar vida en Marte, es el subsuelo. 

Debido a esto, el nuevo dispositivo para investigaciones SETG puede tomar una muestra del subsuelo marciano con la ayuda de un vehículo robótico equipado con un taladro, y procesarla para aislar cualquier posible organismo, amplificar su ADN o ARN utilizando las mismas técnicas que los forenses utilizan para pruebas de ADN en la Tierra, y, a continuación, valerse de marcadores bioquímicos para buscar signos de secuencias genéticas particulares, que son casi universales entre todas las formas de vida conocidas.

Los investigadores estiman que podría tomar dos años más completar el diseño y la fase de pruebas de un prototipo del dispositivo SETG. 

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Aunque todavía no se ha seleccionado tal dispositivo para un próximo vuelo a Marte, en una futura misión para la que se contase con un taladro en el vehículo robótico de exploración de la superficie, o incluso en la propia nave de aterrizaje, sólo bastaría incorporar el nuevo instrumento de análisis SETG para brindarles a los científicos la fascinante oportunidad de detectar vida en Marte y averiguar si descendemos o no de formas de vida marciana.

Por lo pronto, un instrumento en el Mars Science Lander, que se lanzará rumbo a Marte en otoño, investigará la química marciana relevante para la vida. 

El instrumento del equipo del MIT y la Universidad de Harvard constituye el siguiente paso en esa línea de investigación: Está dirigido directamente a detectar y, si es el caso analizar, la biología molecular similar a la terrestre que pueda existir en Marte.

Christopher McKay, un conocido astrobiólogo del Centro Ames de Investigación de la NASA en California, especializado en investigaciones relacionadas con la posibilidad de vida en Marte, sobre algunas de las cuales ya hemos informado desde NCYT en ocasiones anteriores, dice ahora que este desarrollo del MIT y la Universidad de Harvard es muy interesante e importante. 

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Subraya también que no es improbable que la vida de la Tierra resulte estar relacionada con una eventual vida marciana y que, por tanto, ambas compartan una genética común. En cualquier caso, es importante desde el punto de vista de la ciencia investigar esta hipótesis. 

Pero, tal como advierte McKay, existe otro motivo para hacer esta clase de investigación: 

Desde la perspectiva exclusivamente médica, que atañe tanto a la salud de los astronautas que aterricen en Marte, como a las necesarias medidas de cuarentena preventiva sobre toda muestra del subsuelo marciano que sea traída a la Tierra, la posibilidad de que la hipotética vida marciana aún exista en algún reducto subterráneo de Marte y además sea la originadora de la vida terrestre, implica un grado de compatibilidad biológica entre ambas muy superior al que tendrían si se hubiesen originado de manera independiente una de otra. Y ese mayor grado de compatibilidad biológica implica más probabilidades de interacción entre la vida marciana y la terrestre.

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Expresado de forma más llana, si todavía hay vida en Marte y esos microorganismos son parientes de la vida terrestre, pueden ser potencialmente infecciosos para formas de vida de nuestro mundo, puesto que un microbio marciano similar a uno terrestre tendría más probabilidades de infectarnos que un microbio marciano muy distinto a cualquier otro de nuestro mundo. 

Por tanto, es muy importante desarrollar la capacidad técnica necesaria para poder detectar esas formas de vida marcianas en el caso de que existan.

La nueva técnica del equipo del MIT y la Universidad de Harvard puede hacerlo, y además, como hemos dicho, también es capaz de detectar cualquier contaminación biológica en Marte que haya sido llevada por alguna nave terrestre.

La necesidad de detectar eso último puede parecer infundada, pero lo cierto es que algunas de las bacterias comúnmente presentes en las naves espaciales pueden sobrevivir en el duro entorno de Marte el tiempo suficiente como para contaminar inadvertidamente con vida terrestre ese planeta. 

La búsqueda de vida autóctona en Marte es una de las metas más importantes de la NASA y de las instituciones del mundo dedicadas a la astrobiología, pero podría verse arruinada por la imposibilidad de determinar si un microbio detectado en el planeta rojo es un habitante genuino del mismo o un polizón terrestre que viajó a bordo de una nave espacial enviada al planeta rojo. Con el fin de preservar prístinos los ambientes marcianos, las cargas en las naves espaciales dirigidas a Marte están sujetas a la esterilización para evitar la contaminación de la superficie marciana.

Pese a los esfuerzos de esterilización para reducir la carga biológica indeseada en las naves espaciales, varios estudios en años recientes han demostrado que diversas comunidades microbianas son capaces de llegar vivas al momento del lanzamiento, algo que ya se sospechaba desde bastantes años atrás. La naturaleza estéril de las instalaciones de montaje de las naves espaciales hace que sólo las especies más resistentes sobrevivan.

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Algunas bacterias son capaces de pasar a una forma conocida como espora, en la cual se detienen los procesos metabólicos y se crea una gruesa cápsula que aísla del exterior al contenido vital de la espora. De esta manera, las esporas pueden sobrevivir durante largos periodos de tiempo a temperaturas extremas, e incluso a niveles altos de radiación, y, si se encuentran finalmente en un entorno aceptable, dar lugar a bacterias.

Una muestra de esto último es que algunas esporas bacterianas han demostrado ser capaces de sobrevivir en satélites que han permanecido en órbita hasta seis años. 

Diversos estudios han mostrado la asombrosa capacidad de algunas bacterias terrestres para sobrevivir fuera de la Tierra. Por ejemplo, un equipo de investigadores de la Universidad de Florida Central, en Estados Unidos, preparó el año pasado una réplica de un entorno marciano, reproduciendo las condiciones típicas de Marte, incluyendo sequedad extrema, presión atmosférica muy baja, temperaturas muy frías y una fuerte irradiación ultravioleta. En este estudio, de una semana de duración, los científicos comprobaron que la Escherichia coli, una bacteria común y agente contaminante potencial de las naves espaciales, no podría proliferar en la superficie de Marte, aunque sí sería capaz de sobrevivir si quedase resguardada de la radiación ultravioleta por finas capas de polvo o en recovecos del vehículo de aterrizaje que gozasen de esa misma protección.

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Si la supervivencia a largo plazo de algunos microbios terrestres en Marte es posible, y todo parece apuntar a que lo es, entonces, para bien o para mal, las exploraciones pasadas y futuras de la superficie de Marte (aunque sobre todo las de la década de 1970, por las limitaciones técnicas de los métodos de esterilización de la época) pueden constituir una siembra involuntaria de vida terrestre en el planeta rojo. Por tanto, las especies microbianas terrestres capaces de soportar las condiciones ambientales de Marte deberían ser estudiadas a fondo para averiguar con el mayor grado posible de detalle cuál es su potencial de supervivencia a largo plazo en el planeta rojo.

La nueva tecnología SETG desarrollada por el MIT y la Universidad de Harvard será de gran ayuda para discernir entre vida marciana y vida terrestre, aunque ésta descienda de la marciana y conserve muchas similitudes con ella.



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