Algunas de las preguntas que más veces se ha hecho el ser humano a lo largo de su historia son: ¿habrá vida en otro lugar del universo que no sea la Tierra? ¿Cómo serían esas formas de vida en caso de que existiesen? ¿Serían iguales que la vida tal y como la conocemos en nuestro planeta, o serían completamente distintas a todo lo que hemos visto y conocido hasta ahora?
Como veis, estas son preguntas muy trascendentales y que son capaces de despertar curiosidad incluso en aquellas personas a las que no les vaya mucho el tema de la ciencia. De hecho, estoy seguro de que la mayoría os habréis planteado estas cuestiones al menos una vez en vuestras vidas.
Sin embargo, y muy a nuestro pesar, estas preguntas siguen a día de hoy sin una respuesta clara y evidente, pero podemos hacernos una vaga idea de cómo serían esas formas de vida -en el caso de que existieran- en algunos de los exoplanetas que se han ido descubriendo en las últimas décadas. Y no sólo eso, ya que las misiones que se están realizando sobre el planeta Marte (como es el caso de los rovers Curiosity y Perseverance) podrían aportarnos una gran cantidad de información acerca de las posibles formas de vida que han podido haber (o hay) en nuestro rojo vecino, además de los proyectos de misiones tripuladas por parte de la empresa SpaceX®, de Elon Musk, que están dejando de ser mera ficción para pasar a ser algo que podría materializarse dentro de no demasiados años.
Astrobiología: el estudio de la vida en el espacio exterior
Podríamos empezar a fantasear sobre todas estas cuestiones, e imaginarnos a los típicos aliens verdes que se desplazan con sus naves de planeta en planeta, o, siendo algo más catastrofistas, a seres mutantes humanoides que poseen un intelecto muy superior al nuestro y que serían capaces de acabar con nosotros en un abrir y cerrar de ojos.
Sin embargo, esto supondría ponernos a especular, y pensar en cosas que tal vez no se ajusten del todo a lo que la ciencia nos puede decir sobre este tema. De hecho, la disciplina encargada de estudiar todo esto se conoce como astrobiología, una rama de la ciencia surgida hace no mucho tiempo que estudia la vida en el universo de forma multidisciplinar, aunando los conocimientos que tenemos de astronomía, biología, química, geología, ciencias atmosféricas y demás ramas científicas (1).
Como podréis imaginar, para empezar a buscar vida en otros lugares fuera de nuestro planeta, primero hemos de comprender las formas de vida terrestres, las condiciones ambientales que deben darse para que sea posible la aparición de la vida y tener al menos algunas hipótesis de cómo puede aparecer vida a partir de la materia inanimada (lo que se conoce como abiogénesis).
La teoría de la abiogénesis intenta explicar el origen de la vida en nuestro planeta primitivo a partir de compuestos orgánicos que se fueron formando una vez nuestro planeta se originó y empezó a disminuir su enorme temperatura inicial -de unos 2000ºC- de forma gradual (2). Para comprender y explicar esta teoría, Haldane y Oparin propusieron que las primeras moléculas orgánicas se formaron muy lentamente a partir de materia inorgánica que estaba presente en la atmósfera reductora -ya que apenas tenía O2- de la tierra primitiva, que posiblemente contenía gases como el metano (CH4), amoniaco (NH3) y vapor de agua (H2O). Gracias a suficientes aportes de energía (como la radiación ultravioleta procedente de la luz solar), se posibilitó que sucediesen las reacciones químicas de síntesis de compuestos orgánicos a partir de los gases inorgánicos de la atmósfera primitiva (3).
La Tierra primitiva era muy diferente a la actual. Además de poseer una atmósfera reductora (ya que carecía de O2, y poseía gases reductores como el hidrógeno molecular), la Tierra primitiva experimentaba unas temperaturas demasiado elevadas para las formas de vida que existen hoy en día, la radiación ultravioleta procedente de nuestra estrella era elevadísima en comparación a nuestros días, y las condiciones climatológicas y geológicas eran muy inestables (ya que había una enorme cantidad de tormentas, terremotos y erupciones volcánicas) (Fuente).
Después, a lo largo de millones de años, fueron apareciendo nuevos compuestos orgánicos, cada vez más complejos, de los cuales muchos de ellos eran capaces de formar agregados mediante fuerzas intermoleculares (como sucedió con los lípidos, según decía Oparin) y dar lugar así a precursores de las membranas celulares. De esta manera, se cree que los primeros catalizadores de reacciones bioquímicas o enzimas (de las cuales os hablaré posteriormente) adquirían una mayor eficiencia en su función de catálisis al encontrarse dentro de compartimentos delimitados por membranas, lo cual permitió que poco a poco fuesen surgiendo formas de vida cada vez más complejas.
Esta teoría es la que mayor aceptación posee a día de hoy, al contrario que la hipótesis de la generación espontánea, una forma mucho más arcaica -tanto que incluso en tiempos de Aristóteles existía ya esta creencia- que teníamos de comprender cómo puede aparecer la vida a partir de la materia inanimada. La generación espontánea defiende que los organismos vivos pueden emerger de la materia inerte si esta contenía una especie de "energía vital" conocida como pneuma (3). De esta manera, se pensaba que, por ejemplo, a partir del barro que había presente en los márgenes del río Nilo, podían originarse ranas durante las épocas de inundaciones (de hecho, a simple vista, eso es lo que parecía suceder), y por tanto, era posible que la vida apareciese tal cual a partir de materia no viva. La diferencia principal con respecto a la teoría de la abiogénesis radica en el hecho de que esta última propone una aparición gradual y extremadamente lenta de la vida (en un proceso que se prolongó miles de millones de años), pasando primero por los menores niveles de complejidad (átomos, moléculas) e ir llegando poco a poco hasta los seres vivos multicelulares y tan desarrollados evolutivamente que encontramos actualmente. Todo esto difiere de lo que propone la teoría de la generación espontánea, que dice que, simplemente a partir de material no vivo -como el barro-, pueden aparecer espontáneamente seres vivos completos -como las ranitas del Nilo-, lo cual sabemos en nuestros días que es pura fantasía y poco se ajusta a lo que ocurre en la realidad.
De hecho, la teoría de la generación espontánea fue desmentida en primera instancia en la segunda mitad del siglo XVII, por un experimento que realizó el italiano Francesco Redi en el cual introdujo trozos de carne (que por aquel entonces se creía que podían surgir espontáneamente moscas a partir de ellos) en seis recipientes, los cuales dividió en tres pares: el primer par de recipientes estaba destapado, con la carne expuesta al entorno; el segundo par de ellos estaba herméticamente cerrado; y el tercer par tenía la tapa sellada con una gasa que permitía la entrada de aire en los recipientes, pero no la entrada de moscas. De esta manera, se veía que en el primer par de recipientes, como era de esperar, aparecían larvas y nuevas moscas, pero lo interesante era que en el segundo y tercer par de recipientes no aparecieron ni larvas ni moscas sobre la carne (solo se vieron algunas larvas sobre la gasa que cubría el tercer par de recipientes, pero no en su interior), lo cual desmontaba la teoría de la generación espontánea al demostrar que las larvas de mosca sólo aparecían sobre la carne cuando las moscas podían acceder a ella, es decir, que estas no surgían espontáneamente a partir de los restos de carne, sino que las larvas son procedentes de otras moscas y sólo aparecen si estas eran capaces de depositar sus huevos sobre los restos de carne.
Experimento de Redi de 1668. De esta manera, Redi demostró que las teorías de la generación espontánea no eran ciertas (Fuente).
El experimento de Miller (y Urey)
Ahora os voy a hablar de todo un clásico del estudio del origen de la vida en la Tierra y la astrobiología, el experimento de Miller y Urey.
En el año 1953, dos químicos americanos, el profesor Harold C. Urey y su estudiante Stanley Miller, llevaron a cabo el experimento que lleva sus nombres y que validó las teorías de Haldane y Oparin, al demostrar que podía darse la formación de materia orgánica a partir de compuestos inorgánicos con un aporte de energía externo. Vamos a ver ahora con mayor detalle en qué consistió este bonito experimento:
Miller y Urey eran conocedores de las teorías de la abiogénesis y la "sopa primitiva", y sabían que a la hora de comprobar su validez se encontrarían con un gran obstáculo: las condiciones actuales de la Tierra distan mucho de las presentes cuando se empezaron a gestar poco a poco las primeras formas de vida. Esto claramente les impedía llevar a cabo experimentos en la naturaleza para ver si se podía producir materia orgánica a partir de inorgánica, pero, por suerte, sí que contaban con laboratorios y numerosos instrumentos de experimentación que les permitirían "simular" sus condiciones de interés (en este caso, las de la Tierra primitiva, que ya vimos antes).
Para poder "traerse" un trocito de nuestro planeta primitivo y sus condiciones ambientales al laboratorio, Miller diseñó un sistema cerrado formado por varios componentes (4) (5): en primer lugar, un matraz que contenía 200 mL de agua y que se sometía al calor de una llama para provocar su ebullición (pasando a ser vapor de agua) y que circule a través de un tubo hasta llegar a otro matraz que contenía una mezcla de amoniaco, hidrógeno molecular, vapor de agua y metano (gases que estaban presentes en la atmósfera reductora primitiva). Además, en este segundo matraz se localizaba un electrodo que emitía chispas, para simular los frecuentes relámpagos de la Tierra primitiva, y en la parte inferior del recipiente había un refrigerador que permitía condensar de nuevo el agua que fluía a través de todo el sistema, para que esta circulase de forma constante por él.
Esquema del experimento de Miller y Urey. Aquí se ven representados el primer matraz con agua (abajo a la derecha), que estaba sometido a una fuente de calor externa para provocar la evaporación de ese agua y que circulase hasta el segundo matraz, que contenía la mezcla de gases que "simulaba" la composición de la atmósfera primitiva. Además, este segundo matraz estaba acoplado a un electrodo que mimetizaba las tormentas que se producían en la Tierra ancestral. El refrigerador, constituido por una corriente de agua fría, provocaba la condensación del agua para permitir el flujo de la misma a través del sistema y que las moléculas solubles formadas en el medio del segundo matraz (moléculas orgánicas) pasasen a la solución acuosa, que tras acabar el experimento, sería analizada para determinar su composición química (Fuente).
La única "pega" de este experimento es que no pudieron utilizar una lámpara de luz ultravioleta con el fin de simular la radiación solar incidente en nuestro planeta porque utilizaron matraces de vidrio (cuarzo), un material que absorbe luz ultravioleta y que puede emitir radiación lo suficientemente energética como para provocar la fotodisociación de los gases presentes en el segundo matraz.
Aun así, tras dejar que el experimento tuviese lugar durante una semana, Urey y Miller vieron que el agua había adquirido una mayor turbidez y un color rojizo, lo cual indicaba que podría haber presente materia orgánica en la disolución resultante. Para comprobar que esto era así, se aseguraron de mantener estériles los recipientes que usaron para determinar la presencia (o no) de moléculas orgánicas en el agua, con el fin de evitar que la contaminación por microorganismos falseara los resultados, y llevaron a cabo una cromatografía en papel para ver si había o no presencia de aminoácidos en la solución.
Y, efectivamente, ¡encontraron moléculas orgánicas en la solución donde se había llevado a cabo el experimento! En concreto, detectaron la presencia de glicina, alanina, ꞵ-alanina, ácido aspártico y ácido α-aminobutírico (estos dos últimos en menor cantidad), pero a lo largo de las siguientes décadas, otros investigadores han sido capaces de detectar hasta más de 20 aminoácidos distintos en los viales que se han preservado de las soluciones utilizadas en los experimentos originales (6).
Cromatografía en papel llevada a cabo tras el experimento. Como veis, había presentes diversos aminoácidos en solución tras la realización del experimento de Miller y Urey. Esto demostró que en las condiciones presentes en la Tierra primitiva era posible que tuviese lugar la formación de biomoléculas orgánicas (como los aminoácidos) a partir de moléculas gaseosas presentes en su atmósfera (Fuente).
De esta manera, Miller y Urey lograron demostrar que en las condiciones en las que se encontraba la Tierra durante sus primeros millones de años de vida era posible que tuviese lugar la formación de compuestos orgánicos a partir de los gases inorgánicos presentes en la atmósfera, pero no sólo eso, ya que en experimentos posteriores se pudo detectar la formación de otras biomoléculas distintas de los aminoácidos cuando se ponían a reaccionar compuestos presentes en la Tierra primitiva en un medio que simulase sus condiciones ambientales, como pueden ser la adenina (una de las bases nitrogenadas) (7), algunos azúcares (8) (9) y diversas moléculas orgánicas de distinto tipo (alcoholes, aldehídos, ácidos...) (10).
Hipótesis del mundo de RNA (o tal vez no...)
Una de las principales hipótesis sobre las formas de vida primitivas y su funcionamiento a nivel molecular es la hipótesis del mundo de RNA, que como podréis deducir a partir de su nombre, defiende la idea de que las primeras biomoléculas funcionales que aparecieron en los organismos primitivos y que les permitían llevar a cabo sus funciones esenciales eran los RNAs (ácidos ribonucleicos) (11). Para justificar esto, los defensores de esta teoría utilizan una serie de argumentos que veremos a continuación (12):
Una de las principales teorías sobre el funcionamiento molecular de las formas de vida primitivas es la hipótesis del mundo RNA (Fuente).
1. La existencia de ribozimas: las ribozimas, para que os hagáis una idea, son enzimas de RNA, es decir, se tratan de RNAs catalíticos capaces de llevar a cabo reacciones bioquímicas concretas que son esenciales para el funcionamiento de los organismos vivos. Como ejemplos, podríamos mencionar a los intrones de tipo I y II, que son capaces de autoescindirse durante el proceso de splicing que sufre el pre-mRNA; o los RNAs ribosómicos (rRNAs), que son capaces de llevar a cabo la formación del enlace peptídico entre dos aminoácidos durante el proceso de traducción.
Además de estos ejemplos, también existen unas ribozimas muy interesantes que poseen capacidad autorreplicativa (13), ya que son capaces de catalizar reacciones de síntesis de moléculas de RNA idénticas a ellas mismas, siempre y cuando posean de los sustratos adecuados. Una vez la ribozima "se ha multiplicado", las nuevas moléculas de RNA, que poseen exactamente la misma secuencia que la ribozima a partir de la cual se han originado, se plegarán y de esta forma adquirirán una conformación espacial determinada que les permitirá llevar a cabo su función autorreplicativa, para seguir haciendo más y más copias de ellas mismas (logrando de esta manera un crecimiento exponencial de los niveles de ribozima, algo muy similar a lo que ocurre con el crecimiento bacteriano).
Mecanismo de auto-replicación de las ribozimas. Dos oligonucleótidos, A y B, pueden actuar como sustrato de una ribozima replicasa, E, que es capaz de unir las moléculas de A y B para dar lugar a otra ribozima de secuencia idéntica, E'. Ahora, E' será también capaz de sintetizar más moléculas de ribozima a partir de sus sustratos, A' y B' (Fuente).
A aquellos/as que estéis familiarizados con el mundillo de la bioquímica os resultará muy familiar todo esto que os he comentado, ya que como bien sabéis, las proteínas (las efectoras de las funciones celulares) experimentan un proceso muy similar de plegamiento, adquisición de una estructura tridimensional energéticamente favorable y funcional (estructura nativa), y ya entonces llevan a cabo su función concreta (que viene determinada por esa estructura espacial que han adquirido).
2. Los aptámeros de RNA: todo este proceso que os he comentado de autorreplicación y crecimiento exponencial de "RNAs autónomos" tiene un pequeño pero, ya que para darse estos procesos tiene que haber un suministro continuo y eficaz de los sustratos que las ribozimas necesitan para autorreplicarse (por ejemplo, los ribonucleótidos que forman el RNA), y es por ello por lo que se piensa que también existían otras ribozimas (aparte de las que poseían actividad replicasa) que catalizaban la formación o aumentaban la disponibilidad de esos sustratos que necesitaban las ribozimas replicasas para hacer copias de ellas mismas (es decir, estaríamos hablando de rutas metabólicas primitivas cuyos pasos estarían catalizados exclusivamente por ribozimas en vez de por las actuales enzimas proteicas).
A través de una técnica muy chula llamada SELEX, los investigadores/as han logrado caracterizar moléculas de RNA que poseen la capacidad de unirse a determinados metabolitos y compuestos químicos (aminoácidos, nucleótidos...), conocidas con el nombre de aptámeros.
El método SELEX consiste en hacer pasar una mezcla que contiene una enorme cantidad de RNAs de secuencia aleatoria a través de un medio que contenga un compuesto químico particular, al cual se unirán -en el caso de que los hayan- aquellos aptámeros de RNA que tengan la afinidad y capacidad de unión necesarias a ese compuesto concreto. Después, se recogen los RNAs que se han unido a los ligandos, y se vuelven a hacer pasar por el medio que contiene el compuesto al que se van a unir (y así, se repite este ciclo unas decenas de veces). Una vez realizado el número de ciclos deseado, se pueden aislar los aptámeros (de los cuales, gracias a la realización de ciclos sucesivos de SELEX, se han ido seleccionando aquellos que han logrado unirse con mayor afinidad al compuesto de interés), y amplificarlos por técnicas como la RT-qPCR (que es, por cierto, la técnica de laboratorio que se usa para detectar la presencia de RNA del SARS-CoV-2 en pacientes de COVID-19). Tras la amplificación (en forma de cDNA) de los aptámeros que han logrado unirse al compuesto de interés, se lleva a cabo su secuenciación y así conseguimos saber cuál es el orden en que se encuentran los ribonucleótidos que forman los diferentes aptámeros presentes en la mezcla inicial de RNAs aleatorios.
Esquema del proceso de SELEX. Como veis, partimos de una librería (un conjunto de gran cantidad) de moléculas de RNA con secuencia aleatoria, y las hacemos pasar a través de una columna o medio que posea un ligando de interés, al cual se unirán los aptámeros que tengan afinidad por él (paso 1). Después, nos deshacemos de los RNAs no unidos al ligando, y recuperamos aquellos que sí que lo hayan hecho (paso 2), los cuales podemos amplificar por PCR para tener un mayor número de copias de los mismos (paso 3). Así, podemos repetir este ciclo (pasos 1 y 2) entre unas 10-20 veces para obtener finalmente aquellos aptámeros que posean mayor afinidad de unión por su ligando, ya que estos se van seleccionando a medida que hacemos los ciclos de SELEX (esto es algo similar a un experimento de evolución in vitro) (Fuente).
Así que, como podéis ver, hay multitud de moléculas de RNA capaces de unirse a moléculas concretas y de diversa naturaleza, lo cual hace pensar que en el "mundo de RNA" primitivo habría muchas de estas moléculas catalizando los diferentes pasos de las rutas metabólicas más ancestrales.
3. La estructura y función del ribosoma: los ribosomas son lo que se conocen como complejos ribonucleoproteicos, es decir, se tratan de grandes agregados moleculares constituidos por varias moléculas de RNA ribosómico (rRNA) asociadas a cientos de proteínas ribosómicas, formando en su conjunto cada una de las dos subunidades -mayor y menor- que constituyen esta "fábrica de proteínas celular".
De hecho, la función principal del ribosoma (la síntesis de proteínas) puede ser llevada a cabo gracias a la importante función que realiza el rRNA 23S (en procariotas) o el rRNA 28S (en eucariotas), que es ni más ni menos que la catálisis de la formación del enlace peptídico entre el extremo carboxilo del último aminoácido incorporado a la proteína que está siendo sintetizada, y el extremo amino del próximo aminoácido que se debe añadir a ese polipéptido en formación. Si esto no fuese posible (es decir, si esos rRNAs no catalizaran la formación del enlace peptídico), está claro que la traducción y la síntesis proteica serían absolutamente imposibles de producirse (ahí es ná...).
La fábrica de proteínas de las células, el ribosoma. El ribosoma es un complejo de ribonucleoproteína, ya que está constituido por moléculas de RNA (rRNA) asociadas a una gran cantidad de proteínas ribosómicas. En su conjunto, son capaces de llevar a cabo el proceso de traducción a partir de los RNA mensajeros y fabricar las proteínas que sean necesarias (Fuente).
4. Restos evolutivos de RNAs autorreplicativos (retrovirus, transposones...): otra serie de "pistas" que nos hacen pensar que en el pasado hubieron formas de vida basadas en RNA -en lugar de DNA, RNA y proteínas- son la existencia de elementos génicos transponibles (como los retrotransposones) capaces de "saltar" de un sitio al otro dentro de los genomas de sus células huésped, o una clase concreta de virus de RNA conocidos como retrovirus, que poseen la maquinaria enzimática necesaria para retrotranscribir su RNA a DNA, y después insertar su material genético (ya en forma de DNA) dentro del genoma de la célula huésped.
Se cree que esta serie de hallazgos son los restos vestigiales de las formas de vida primitivas cuya base molecular era el RNA, pero que han ido sufriendo presión evolutiva a lo largo de millones y millones de años, y por selección natural, han ido evolucionando hasta adquirir su maquinaria enzimática en forma de proteínas y la capacidad de almacenar su información genética en forma de DNA (ya sea de forma permanente o temporal). Si lo vemos desde una perspectiva algo simplista, tanto los retrovirus como los retrotransposones son, a grandes rasgos, fragmentos de RNA que codifica proteínas que permiten su replicación (en el caso de los virus de RNA), o su retrotranscripción a DNA y su posterior inserción en el genoma huésped (retrovirus y retrotransposones). Veis la similitud con los RNAs autorreplicativos, ¿verdad? Pues es por eso por lo que la existencia de este tipo de sistemas biológicos hace pensar que en el pasado pudo haber un mundo donde la vida estuviese basada en protocélulas que poseían RNAs autocatalíticos y funcionales que pudiesen replicarse como si de células modernas se tratase, y llevar a cabo todas las reacciones bioquímicas necesarias para mantener su integridad y capacidad replicativa.
El virus del SIDA es un conocido ejemplo de retrovirus. Esta clase de virus son capaces de transformar su genoma de RNA en DNA, que además puede integrarse en el genoma de la célula huésped y aprovechar sus recursos para generar las proteínas y las copias de su genoma necesarias para formar nuevas partículas virales. Finalmente, se produce la muerte y la lisis celular, y las nuevas partículas del virus serán liberadas al medio para seguir infectando a más células (Fuente).
En concreto, se cree que los retrotransposones y los retrovirus surgieron a partir de los RNAs autorreplicativos primitivos, cuya eficiencia era bastante baja, y que adoptaron la estrategia de "parasitar" e introducirse en otros RNAs más eficientes a la hora de hacer copias de ellos mismos, lo cual suponía una ventaja en su expansión. Ya con el tiempo, por presión evolutiva, la transposición de estos "parásitos de RNA" adoptó especificidad y empezó a tener lugar en sitios concretos del "genoma huésped" que no alterasen demasiado su capacidad replicativa (de nada sirve "matar" a tu aliado, si puedes convivir con él y beneficiarte de su mayor potencial para pasar de generación en generación).
Sin embargo, en estos últimos años han surgido voces que ponen en duda la teoría del mundo RNA, defendiendo que en vez de haber protocélulas con una bioquímica basada exclusivamente en RNA, pudo haber una coexistencia del RNA con ciertos péptidos simples, e incluso con el DNA, formando lo que se conoce como un duplex RNA-DNA (14).
Entonces, ¿es posible que haya vida en otros planetas?
Acabamos de hacer un buen repaso de cómo se cree que fue el origen de la vida en nuestro planeta, y cuáles eran las condiciones que debían de darse para que la materia inorgánica diese lugar a compuestos orgánicos (biomoléculas) que pudiesen dar sustento a las primitivas formas de vida de nuestro planeta. Ahora, las preguntas que caben hacerse son: ¿hay algún lugar del universo, aparte de nuestro planeta, en el que se den las condiciones necesarias para albergar vida? ¿Hay indicios o evidencias de que haya o haya habido vida en otros lugares?
Pues, desgraciadamente, a día de hoy, no hay evidencias de vida en otros rincones del universo, aunque eso no significa ni mucho menos que esto sea así. De hecho, sí que hay indicios o pistas de que podría haber vida ya no sólo en exoplanetas, sino en cuerpos celestes que se encuentran en nuestro propio Sistema Solar.
Además, ya no es sólo el hecho que tengamos o no indicios de vida extraterrestre, sino que se trata de una cuestión meramente probabilística: si se supone que el Universo es infinitamente grande y que existen miles de millones de planetas en una única galaxia, y además se cree que existen otros miles de millones de ellas repartidas por todo el universo observable... las probabilidades de que haya vida en cualquier otro rincón del universo -aparte de la Tierra- son francamente elevadas.
Sin embargo, centrándonos en nuestro Sistema Solar, podríamos hablar de tres candidatos principales a albergar vida en ellos (atendiendo básicamente a la presencia de agua en estos cuerpos celestes): Marte, Europa y Encélado.
Encélado, uno de los principales candidatos a albergar vida. Se trata de la sexta luna más grande del planeta Saturno, y la presencia de grandes océanos que se encuentran bajo su superficie congelada hace pensar que pueda haber formas de vida microbianas en él (Fuente).
Este planeta (Marte) y estos dos satélites (Europa y Encélado) pertenecientes a Júpiter y Saturno, respectivamente, suponen un importante objeto de estudio en astrobiología, ya que poseen grandes masas de agua (actualmente en estado sólido debido a sus bajas temperaturas) y se cree que en algún momento del pasado pudieron albergar formas de vida.
Vamos a centrarnos primeramente en nuestro vecino rojo, Marte, y vamos a analizar las razones por las que en algún momento del pasado (o quién sabe si también en el presente) existió vida allí: aparte de la presencia de agua congelada -o incluso se cree que en estado líquido- en el Planeta Rojo (15), los expertos creen que en el pasado las condiciones no fueron tan inhóspitas como lo son a día de hoy, donde la atmósfera está formada hasta en un 95% de CO2 (16) y es tan fina que prácticamente toda la radiación UV procedente del Sol llega hasta la superficie del planeta (lo cual es muy desfavorable para el desarrollo de la vida tal y como la conocemos) (17). Sin embargo, hay indicios de que en el pasado, Marte estaba cubierto por grandes masas de agua líquida que fluía por todo el planeta en forma de arroyos, mares e incluso grandes océanos, cuando la temperatura del planeta era todavía lo suficientemente elevada como para que el agua se mantuviese en estado líquido.
Además, se ha visto que en meteoritos procedentes de Marte que han logrado atravesar nuestra atmósfera había presencia de materia orgánica, de la que al menos un 75% se cree que procedía realmente de Marte y no se debía a contaminantes terrestres, y también se han detectado posibles restos de bacterias fosilizadas en estos proyectiles. Pero, esto tampoco debe llevarnos a engaños: se cree que la materia orgánica hallada en rocas de Marte procede básicamente de la actividad volcánica del planeta, y que los supuestos restos de bacterias fosilizadas se quedaron solamente en eso, en "supuestos restos", ya que se piensa que esas estructuras halladas tenían un origen abiótico y no bacteriano (18).
Meteorito procedente de Marte. Se han detectado moléculas orgánicas y "supuestos fósiles" de microorganismos en trozos de roca procedentes de Marte que han aterrizado en nuestro planeta, pero, desgraciadamente, se ha visto que su origen es abiótico y no suponen ningún indicio de vida marciana (Fuente).
También se han llevado experimentos con especies de bacterias del género Cyanobacteria, capaces de acumular azúcares como la trehalosa o la sacarosa ante condiciones de estrés, y se vio que esos azúcares pueden disminuir la susceptibilidad de las biomoléculas a ser degradadas tras la muerte celular debido a la radiación y al daño químico susceptible de producirse en el Planeta Rojo (pero, eso sí, nada de que estas bacterias puedan sobrevivir en Marte ni nada por el estilo...).
A pesar de esto, no se descarta en absoluto la posibilidad de que realmente haya o haya habido vida en nuestro planeta vecino, de hecho, hay numerosas misiones planeadas (o que ya se están llevando a cabo) en las que se pretende analizar la superficie marciana y ver si se encuentran hallazgos de vida sobre ella. Por ahora, sólo nos toca esperar y ver qué ocurre...
En cuanto a Europa y Encélado, estas dos lunas han ido captando la atención de la astrobiología durante estos últimos años debido a la presencia de océanos que poseen una potencial habitabilidad, y a que además hay indicios de actividad hidrotermal en esas masas acuáticas que hay en ambos satélites, que como bien sabemos, son el hogar de numerosos microorganismos extremófilos capaces de sobrevivir en condiciones de altísimas temperaturas, como ya expliqué en otro post.
Además, en una serie de experimentos llevados a cabo para ver la posibilidad de que hubiesen reacciones de polimerización de compuestos de cianuro en las condiciones en que se encuentran estos satélites se vio que en las interfases de agua sólida y líquida, se dan unas buenas condiciones para que esto tenga lugar, y de hecho, se detectó la presencia de biomoléculas como aminoácidos, ácidos carboxílicos y varios heterociclos nitrogenados, lo cual hace pensar que es posible la formación de moléculas biológicas en esos satélites en las condiciones de temperatura, concentración salina y de radiación UV presentes en ellos.
También se ha analizado la fotorreactividad del aminoácido más simple de todos, la glicina (Gly) cuando esta se encuentra adsorbida a minerales que se encuentran frecuentemente en otros cuerpos celestes de nuestro Sistema Solar, y se vio que la glicina era capaz de sufrir transformaciones químicas detectables mediante técnicas espectroscópicas (como la espectroscopía infrarroja), lo cual nos da indicios de que los minerales de otros planetas pueden ser un objetivo a tener en cuenta a la hora de buscar señales de actividad biológica o biosignatures en muestras recogidas de otros planetas o lunas. Se observó algo parecido en muestras de roca recogidas en Marte, en las que se veían cambios en los espectros de infrarrojo cuando se daban interacciones mineral-molécula y cuando estos compuestos eran irradiados con luz UV, lo cual es reflejo de la importancia que tienen estos complejos de moléculas y minerales extraterrestres a la hora de permitirnos detectar la presencia de biomoléculas en ellos.
Las técnicas espectroscópicas son esenciales en astronomía y astrobiología. Al llevar a cabo análisis espectroscópicos, que consisten en estudiar las interacciones entre la materia y la radiación electromagnética (luz), podemos determinar la composición de la atmósfera o la superficie de cuerpos celestes irradiándolos con luz, y analizando posteriormente el espectro de emisión de las moléculas que los componen (ya que la luz emitida por las mismas varía según su composición química) (Fuente).
Conclusiones
Como veis, la detección de vida extraterrestre es algo que todavía se nos resiste, pero a pesar de ello, las esperanzas no se pierden y numerosas misiones están llevando a cabo análisis y búsquedas de restos biológicos en planetas como Marte, y ya hay planeadas otras misiones a lunas como Titán, Europa o Encélado con el fin de estudiar su habitabilidad y ver si existen indicios de que haya actualmente o haya habido cualquier forma de vida en estos remotos lugares.
Hemos repasado las distintas teorías que han aparecido a lo largo de la Historia que trataban de explicar el origen de la materia animada (con vida) a partir de la inanimada, y cómo -gracias a experimentos como el de Miller y Urey- las condiciones que había en nuestro planeta primitivo hicieron posible que apareciese la vida, lo cual nos puede ayudar a comprender qué requisitos debe cumplir un cuerpo celeste para que sea plausible la aparición de vida en él (pero, eso sí, el hecho de que se den las condiciones óptimas para que aparezcan organismos vivos NO implica en absoluto que vaya a haber vida en esos lugares).
Con esto, cerramos esta entrada sobre Astrobiología, una disciplina científica bastante joven pero con un atractivo e interés muy relevantes, que además parece tener un futuro muy prometedor por delante. ¡Espero que os haya gustado este post, y nos vemos pronto!
Referencias
1. https://depts.washington.edu/astrobio/wordpress/about-us/what-is-astrobiology/
2. https://www.climate.gov/news-features/climate-qa/whats-hottest-earths-ever-been
3. https://courses.lumenlearning.com/microbiology/chapter/spontaneous-generation/
5. Miller, S. L. (1953). A production of amino acids under possible primitive earth conditions. Science, 117(3046), 528–529. https://doi.org/10.1126/science.117.3046.528
6. https://en.wikipedia.org/wiki/Miller%E2%80%93Urey_experiment
7. Oró, J., & Kimball, A. P. (1961). Synthesis of purines under possible primitive earth conditions. I. Adenine from hydrogen cyanide. Archives of Biochemistry and Biophysics, 94(2), 217–227. https://doi.org/10.1016/0003-9861(61)90033-9
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9. Haas, M., Lamour, S., Christ, S. B., & Trapp, O. (2020). Mineral-mediated carbohydrate synthesis by mechanical forces in a primordial geochemical setting. Communications Chemistry, 3(1). https://doi.org/10.1038/s42004-020-00387-w
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