domingo, 12 de diciembre de 2010

EL ORIGEN DE LA VIDA

¿Dónde está todo el mundo?
Hay vida microbiana en unos entornos considerados hasta ahora inhabitables - La ciencia se pregunta si es un fenómeno generalizado en el Universo
JAVIER SAMPEDRO 12/12/2010
El descubrimiento por investigadores de la NASA de una bacteria capaz de alimentarse de arsénico en el lago Mono de California -y el escepticismo con que otros científicos han recibido el hallazgo- es el último capítulo de una historia con un argumento tenaz: la ampliación progresiva de las fronteras de la biosfera, o el conjunto de hábitats que puede ocupar la vida.
"Los cometas transportan vida de un lugar a otro del Sistema Solar"
Las civilizaciones de la galaxia son una o ninguna, incluida la nuestra
La NASA analizó fósiles bacterianos en el meteorito de Orgueil
Los primeros rastros de vida en la Tierra son de hace 3.500 millones de años
En los últimos tiempos, los científicos han hallado signos de vida microbiana en unos entornos insospechados, considerados inhabitables durante casi toda la historia de la biología. Estos incluyen unas aguas a temperaturas de 113 grados centígrados, condiciones extremas de acidez o salinidad y las entrañas subterráneas más profundas que han alcanzado de momento las sondas, a más de 1.600 metros bajo el suelo submarino.
También hay bacterias, como Deinococcus radiodurans, capaces de recomponer su genoma destrozado por unos niveles de radiación letales para casi todas las formas vivas, y complejas ecologías microbianas perfectamente adaptadas a las venenosas aguas piríticas de Río Tinto, en Huelva.
Todas estas formas de vida en condiciones extremas son de particular interés para la astrobiología, la disciplina científica que busca, o se prepara para buscar, formas de vida en otros planetas del Sistema Solar, y en otros sistemas solares ajenos al nuestro, puesto que fuerza a incluir en la búsqueda, como posibles marcos para la vida, unos entornos planetarios previamente considerados inhóspitos.
De un interés más directo para la astrobiología, pero también en la zona más roja que alcanza la aguja de la polémica y el escepticismo, están las evidencias obtenidas por científicos de la NASA de fósiles bacterianos en el meteorito Orgueil, un objeto celeste caído en Francia en el siglo XIX, de probable origen cometario, y un icono de la investigación en el campo: no solo fue investigado por Pasteur poco después de su caída en suelo francés, sino que también fue objeto de uno de los más célebres y embarazosos fraudes científicos -o más bien pseudocientíficos- de la historia.
El fraude se perpetró en el siglo XIX, pero no se detectó hasta 1962, cuando un equipo de investigadores examinó uno de los fragmentos del meteorito Orgueil que había permanecido casi un siglo sellado en la vitrina de un museo. Aparecieron granos de arena, semillas y trozos de un junco europeo. De la especie Juncus conglomeratus, para ser más exactos.
Nadie sabe quienes fueron los embaucadores que prepararon aquel estofado botánico hace 150 años, ni por qué lo hicieron. Cabe especular que pretendieron forzar un argumento a favor del origen cósmico de la vida terrícola. Y también cabe imaginar la magnitud de su decepción al ver cómo su chapucera obra maestra se archivaba en un museo sin haber sido analizada por nadie.
Pero el meteorito en sí mismo no es ningún fraude. El 14 de mayo de 1864, un objeto celeste de unos 12 kilos -un tamaño considerable- se hizo aparente en el cielo del sur de Francia y se desintegró en una veintena de fragmentos que cayeron a la vista de todo el mundo en las cercanías del pueblecito de Orgueil, unos 100 kilómetros al norte de los Pirineos, no lejos de Toulouse. Los vecinos buscaron enseguida los fragmentos caídos, que variaban entre el tamaño de una pelota de tenis y el de un balón de fútbol.
Desde el primer momento resultó obvio que el meteorito estaba hecho de sustancias orgánicas, el tipo de moléculas basadas en cadenas de carbono que constituyen a todos los seres vivos. Los fragmentos, por ejemplo, podían cortarse con facilidad con un simple cuchillo, y podían usarse para dibujar como si fueran un lápiz. Los científicos franceses se interesaron por el meteorito, y Marcellin Berthelot y otros destacados químicos de la época confirmaron pronto la presencia abundante de materiales orgánicos en las muestras.
Estos hechos llamaron la atención de Louis Pasteur, uno de los padres de la microbiología. Pasteur había refutado poco antes la teoría de la generación espontánea, al demostrar que los gusanos y microorganismos que aparecían al pudrirse la carne no provenían de la carne, sino de insectos que ponían sus huevos sobre ella, o de bacterias también llegadas del exterior que se reproducían óptimamente alimentándose de ese material en descomposición.
Pasteur pensaba que toda vida provenía de otra vida y, como extrapolación de esa idea, era contrario a la teoría de que la vida primigenia se hubiera originado en la Tierra a partir de la materia inerte. El meteorito de Orgueil sugería la posibilidad obvia de que la vida terrestre hubiera llegado del espacio exterior, y el gran científico puso lo mejor de su sabiduría y su técnica experimental a la tarea de buscar microbios activos en el interior del meteorito de Orgueil. Sin éxito.
Pero Richard Hoover, de la NASA, y Alexéi Rozanov, del Instituto Paleontológico de Moscú, presentaron en agosto de 2004 en Denver (Estados Unidos) una ponencia titulada Nuevas evidencias de la presencia de microfósiles indígenas en las condritas carbonáceas.
Las condritas carbonáceas son los meteoritos más infrecuentes -hay menos de cien impactos registrados en el planeta en toda la historia- y provienen de cuerpos celestes, probablemente cometas, que llevan vagando por el espacio desde los orígenes del sistema solar, hace 4.600 millones de años.
Son testigos de la infancia remota de nuestra vecindad. La más famosa de todas las condritas carbonáceas es justamente el meteorito de Orgueil, al que se refería el trabajo de Hoover y sus colegas de la NASA.
Hoover y Rozanov han descubierto en el interior del meteorito Orgueil los restos fósiles de unas estructuras biológicas muy bien conocidas por los microbiólogos: las alfombras de cianobacterias, unas asociaciones de microbios fotosintéticos (capaces de convertir la luz solar en energía biológica) que se cuentan entre los más antiguos rastros de vida fósil hallados en la Tierra, en depósitos de hace unos 3.500 millones de años. ¿Llegaría la vida a la Tierra en un meteorito similar al Orgueil, pero caído hace más de 4.000 millones de años?
"No creo que sea el caso", responde Hoover en conversación telefónica con EL PAÍS. "De hecho, esa es una de las razones por las que nuestro trabajo ha sido más criticado. La gente dice: '¿Pero cómo van a ser esas estructuras más viejas que el Sistema Solar, si son tan parecidas a las formas de vida de la Tierra? Es cierto que estoy convencido de que el meteorito de Orgueil, como otras condritas carbonáceas, son restos de cometas. Y no cabe duda de que contiene diamantes y otros materiales que hemos podido datar en 4.600 millones de años, y son por tanto más antiguos que el Sistema Solar. Pero no creo que las estructuras biológicas contenidas en él, los microfósiles, sean tan antiguas".
"Los cometas", prosigue explicando Hoover, "colisionan ocasionalmente con otros cuerpos del Sistema Solar; si ese cuerpo es, por ejemplo, Europa [un satélite de Júpiter con agua líquida, donde los científicos creen posible que haya vida microbiana], es perfectamente posible que durante la colisión el cometa capture formas de vida autóctonas que luego puedan crecer y fosilizarse en el propio cometa; las colisiones pueden también ser indirectas, como sugiere el hecho de que muchos cometas tienen numerosos cráteres; los cometas son transportadores de vida de un lugar a otro del Sistema Solar, no sus lugares de origen".
Hoover y sus colaboradores han presentado estos hallazgos en publicaciones de la NASA y actas de congresos científicos (por ejemplo). "Los enviamos a Nature y fueron rechazados", dice con resignación. Al científico le parece "muy triste" la situación descrita por una famosa frase del astrofísico Carl Sagan: "Los anuncios extraordinarios requieren evidencias extraordinarias". Dice que eso no ocurre en matemáticas: "Si tú demuestras un teorema, no importa lo extraordinario que sea: lo has demostrado y ya está".
Todos estos hallazgos, desde los más aceptados hasta los más polémicos, suscitan inevitablemente algunas de las cuestiones más profundas, ancestrales y trascendentales que cabe imaginar sobre nuestra posición en el cosmos: ¿Es la vida una rareza de nuestro planeta? ¿O es un fenómeno generalizado, casi omnipresente, en el universo? ¿Cuán probable es su emergencia a partir de la mera química de la materia inerte? ¿Estamos solos? Si no es así, y expresándolo mediante la paradoja planteada hace medio siglo por el gran físico italoamericano Enrico Fermi: "¿Dónde está todo el mundo?".
La pequeña leyenda de esta paradoja dice así: en 1950, Fermi salió a comer con dos colegas del laboratorio de Los Álamos. Uno de ellos era Edward Teller, que después alcanzaría la fama mundial como creador de la bomba de hidrógeno. En mitad de la comida, Fermi se quedó pensando: si la Vía Láctea tiene más de 200.000 millones de estrellas, la mitad con planetas en órbita; y si parte de ellos están en la zona compatible con la existencia de agua líquida, como la Tierra; y si en la Tierra surgió la vida, y después la inteligencia, lo mismo ha debido ocurrir en varios otros millones de planetas de nuestra galaxia hace miles de millones de años; y como colonizar la galaxia solo sería cuestión de unos pocos millones de años, los extraterrestres ya deberían haber llegado aquí. Punto en el que Fermi abandonó el cálculo mental para pronunciar en voz alta: "¿Dónde está todo el mundo?". La paradoja de Fermi.
El astrofísico Frank Drake formalizó en 1961 el cálculo mental de Fermi, en lo que se conoce como la ecuación de Drake. La fórmula no es más que una multiplicación de una ristra de siete factores (la fracción de estrellas que tienen planetas; multiplicado por la fracción de planetas aptos para la vida en cada sistema solar; multiplicado por la fracción de esos planetas en los que de hecho surge la vida, etcétera), y calcula el número de civilizaciones alienígenas que debería haber ahora mismo en nuestra galaxia. Las que hay de hecho, por todo lo que sabemos hasta ahora, son una o ninguna, incluyendo la nuestra.
¿Qué es la vida?
La mayor parte de los científicos coinciden en una definición de vida que debe incluir tres componentes:
- Un sistema de replicación, como es el ADN en el caso de la vida terrestre. Debe sacar copias de sí mismo y contener, en una forma compacta, la información para generar el resto de los componentes del sistema biológico.
- Un metabolismo, o conjunto de reacciones químicas que le permitan utilizar alguna fuente de energía externa para sintetizar sus propios componentes a partir de los materiales del entorno.
- Una membrana que le sirva para distinguirse a sí mismo del entorno, y para filtrar los materiales que le interesa importar de los que conviene mantener fuera o expulsar.
Lo que podemos imaginar
La búsqueda de vida extraterrestre no solo está limitada por la tecnología y por la economía, sino también por la imaginación. El primer problema al que se enfrenta un astrobiólogo es saber qué es lo que tiene que buscar ahí fuera. Como dice uno de ellos, Mark Greener, parafraseando al físico británico Arthur Eddington: "La vida puede ser no solo más extraña de lo que imaginamos, sino también más extraña de lo que podemos imaginar".
Un ejemplo muy reciente es el descubrimiento, aún polémico, de bacterias que no solo pueden vivir en las aguas repletas de arsénico del lago Mono de California, sino que hasta pueden incorporarlo a la estructura de su ADN. El ADN, como las demás biomoléculas que constituyen las células, se construye normalmente con los átomos fundamentales de la vida: carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, azufre y fósforo. En la nueva bacteria, el arsénico puede sustituir al fósforo y convertirse así en un componente estructural de la doble hélice del ADN, el sustrato de la información genética.
Los proyectos del futuro inmediato para buscar vida fuera del Sistema Solar se concentrarán en las firmas químicas de la vida tal y como la conocemos, como la presencia de agua o de oxígeno en un planeta extrasolar. Los proyectos Darwin (europeo) y Terrestrial Planet Finder (estadounidense) se basan en interferómetros, o telescopios espaciales compuestos con un diámetro combinado de 50 metros.
Ese diámetro es necesario para poder distinguir las emisiones del planeta de las de la estrella alrededor de la que gira. El sistema deberá llevarse a una órbita cercana a la de Júpiter para eludir la interferencia de la luz zodiacal, reflejada por el gas y el polvo del sistema solar, y que es más débil cuanto mayor es la distancia al Sol.
Un aparato de ese tipo podrá distinguir un planeta a la distancia adecuada de una estrella como para contener agua líquida, y también medir el espectro de su luz reflejada para inferir qué gases forman su atmósfera.
Pero el mejor candidato en nuestro propio Sistema Solar es Europa, una luna de Júpiter que queda fuera de esa franja, y en el que el agua líquida, de confirmarse, es exclusivamente subterránea. En cuanto al oxígeno, la mayor parte de la historia de la vida en nuestro propio planeta ha existido y evolucionado en su virtual ausencia.

miércoles, 8 de diciembre de 2010

EL ORIGEN DE LA VIDA

Una bacteria adaptada al arsénico ensancha los márgenes de la vida
El organismo hallado en California amplía las perspectivas de la astrobiología
ALICIA RIVERA - Madrid - 03/12/2010

En el californiano lago Mono, de aguas muy saladas y ricas en arsénico, unos científicos han descubierto unas bacterias para las que ese elemento no es un veneno. Al contrario, la GFAJ-1 puede vivir con él y lo asimila en sus biomoléculas vitales, incluido el ADN, ocupando el lugar del fósforo. Con el hallazgo se amplia la receta general de los organismos vivos al añadirse el arsénico a los seis elementos esenciales (carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, azufre y fósforo) que componen material genético, proteínas, azúcares y grasas.


El agua del lago Mono, en California, junto a las montañas de Sierra Nevada, tiene altas concentraciones de arsénico.- HENRY BORTMAN
"La vida puede ser mucho más flexible de lo que pensamos", dice la descubridora
Los científicos, dirigidos por Felisa Wolfe-Simon, del Instituto de Astrobiología de la NASA , han hecho experimentos con colonias de estos microorganismos naturales y han demostrado que pueden crecer durante meses con el arsénico, que normalmente es tóxico porque altera las funciones metabólicas de los organismos, ocupando el lugar del fósforo. Así, son capaces de sobrevivir con uno u otro elemento, aunque parece que siguen prefiriendo el fósforo, en un caso insólito de adaptabilidad. Por ello, la NASA anunció ayer que el trabajo de Felisa Wolfe-Simon y sus colegas sobre las bacterias adictas al arsénico amplía las posibilidades de búsqueda de vida extraterrestre.
Las bacterias en cuestión, de la familia de las halomonadáceas, se pueden considerar unos especiales organismos extremófilos, es decir, formas de vida capaces de desenvolverse en condiciones naturales extremas como altísimas o bajísimas temperaturas, acidez o salinidad. Los extremófilos interesan a los investigadores que idean estrategias para buscar formas de vida extraterrestre: si en la Tierra hay organismos capaces de vivir en entornos poco comunes y difíciles, se amplían las posibilidades de que exista o haya existido la vida en otros rincones del universo, tal vez, otros planetas o lunas del Sistema Solar, en condiciones extrañas y hostiles. Estas halomonadáceas son realmente extraordinarias, las primeras que se conocen capaces de utilizar así el arsénico.
"Una de las líneas que guían la búsqueda de vida en otros planetas, y en nuestro programa de astrobiología, es que debemos seguir el rastro de los elementos", ha declarado Ariel Anbar, uno de los científicos del equipo. "El estudio de Felisa nos demuestra que tenemos que pensar con más amplitud acerca de qué elementos seguir". Sobre el interés del arsénico, que pudo ser un nutriente abundante en la Tierra primitiva, venían discutiendo los especialistas en astrobiología, aunque solo fuera porque, al estar bajo el fósforo en la tabla periódica de los elementos y compartir muchas propiedades, permitía especular sobre su capacidad de sustitución en la maquinaria bioquímica.
De momento, el hallazgo es exclusivamente terrestre. Estas bacterias viven en un lago de agua muy salada y naturalmente rica en arsénico. Se habían descubierto ya microorganismos que viven en entornos con este tóxico y lo aprovechan energéticamente. Pero lo que Wolfe-Simon ha logrado ahora es demostrar que las bacterias pueden sustituir completamente el fósforo por arsénico -e incluso incorporarlo en el ADN, pero también en la molécula ATP encargada de proporcionar energía a la célula, o en las membranas celulares- y seguir creciendo de modo estable. En sus experimentos han tomado muestras de las colonias del lago Mono y las han cultivado reemplazando poco a poco en la dieta las sales de fósforo por arsénico, hasta que los microorganismos sobreviven sin necesidad de fosfatos.
"Nuestro hallazgo nos recuerda que la vida tal y como la conocemos puede ser mucho más flexible de lo que pensamos o imaginamos normalmente", ha comentado Wolfe-Simon.
La NASA, los alienígenas y Wikileaks
Con cuatro días de anticipación y buenas dosis de misterio, la NASA anunció a principios de semana algún tipo de descubrimiento importante relacionado con algo alienígena. No adelantó el descubrimiento de Felisa Wolfe-Simon y sus colegas, pero levantó las máximas expectativas al convocar, a través de su servicio de noticias, una conferencia de prensa sobre "un hallazgo de astrobiología que impactará en la búsqueda de pruebas de vida extraterrestre". Esto, dicho por escrito, desde luego no pasó desapercibido.
La descripción y detalles del hallazgo estaban sujetos a embargo (noticias que se adelantan a los periodistas pero no se pueden divulgar hasta la fecha fijada por la fuente) por parte de la prestigiosa revista científica Science, como es normal en todos sus números de la edición semanal. Con esta condición, solo los medios autorizados pudieron comprobar que el artículo firmado por Wolfe-Simon no contenía ni una palabra o referencia a vida extraterrestre o siquiera su búsqueda.
Pero los rumores de este tipo, una vez puestos en marcha, no se detienen fácilmente y alcanzan enseguida cotas admirables de amplitud y especulación. Así, se ha llegado a decir esta semana que el anuncio de vida extraterrestre por parte de la NASA pretendería desviar la atención mundial volcada en Wikileaks y la filtración de los documentos del Departamento de Estado estadounidense.
La bola de nieve ha ido creciendo hasta tal punto que la misma revista Science -y esto sí que es poco corriente- se ha visto obligada el pasado miércoles a enviar a todos los suscriptores de sus comunicados embargados un mensaje aclarando que "las especulaciones, mayormente erróneas", acerca de estos resultados que se iba a presentar ayer jueves "claramente no se basan en la investigación revisada y evaluada en Science".
La verdad es que ni el artículo científico de cuatro páginas, titulado Una bacteria que puede crecer utilizando arsénico en lugar de fósforo, ni la nota de prensa de Science, ni siquiera el resumen de divulgación para niños que suele hacer la revista en casos relevantes, decían ni una palabra de vida extraterrestre. En la comunidad científica empezó a cundir la curiosidad, pero también el recelo sobre el misterioso hallazgo.
La NASA anunció en 1996 el hallazgo de pruebas de la existencia de vida en Marte identificadas en un meteorito procedente de ese planeta y encontrado en la Tierra. En aquella ocasión presentó el descubrimiento, publicado en Science, el mismísimo director de la NASA, Daniel Goldin (esta vez no estaba anunciado en la rueda de prensa ningún alto cargo de la agencia). Después se cuestionó la interpretación de los datos del meteorito, se reanalizó y finalmente los científicos constataron que no había pruebas concluyentes de vida extraterrestre.
La rueda de prensa fue finalmente moderada en comparación con el sensacional anuncio. Pero la cuestión es si la agencia espacial estadounidense está abusando del que viene el lobo en esto de encontrar rastros de seres vivos en otros mundos.

APUNTES DE BIOLOGIA: MEMBRANAS CELULARES

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