Agosto 2004

Mucha gente probablemente se vio desilusionada al ver en la televisión las imágenes de Marte provenientes de los dos exploradores Rover. Parece imposible que el desierto inhóspito y árido que vieron pueda soportar vida alguna. ¿O si puede? Antes de explicar por qué los científicos se ven más optimistas que nunca sobre la posibilidad de encontrar vida en Marte, es útil repasar lo que sabemos sobre la vida en la Tierra.

¿Existía vida en la Tierra temprana?

Si algún explorador espacial hubiera visitado a la Tierra durante los primeros 3500 millones de sus 4000 millones de años de existencia, hubiera visto grandes expansiones de agua y pequeñas expansiones de tierra, pero sin plantas, insectos u otros animales. Más aún, si la nave espacial hubiera llegado durante los primeros 2000 millones de años de la Tierra, sus instrumentos hubieran reportado que la Tierra prácticamente no tenía oxígeno en su atmósfera ni tampoco una capa de ozono para proteger a su superficie de la radiación ultravioleta.

Basado en estas observaciones, el explorador espacial hubiera concluido que no existía vida en la Tierra. Estos visitantes hipotéticos hubieran estado espectacularmente equivocados. De hecho, la Tierra estaba prácticamente llena de vida microscópica, formada por diminutas criaturas llamadas bacterias y Archaea, o arqueobacterias. Los científicos creen que estos microbios fueron las primeras formas de vida en la Tierra. Después de unos 2000 millones de años, los microbios eucarióticos se unieron a las existentes bacterias y arqueobacterias. Las formas de vida lo suficientemente grandes para ser vistas sin un microscopio aparecieron solamente durante los últimos cientos de millones de años, apenas un instante en la larga historia de la Tierra.

Las actividades de los microbios tempranos y de sus descendientes tienen una relevancia directa a nuestras vidas de hoy.

• Los científicos ahora saben que esos microbios, especialmente las bacterias y las arqueobacterias, formaron el sistema de soporte de vida de la Tierra. Sus actividades hicieron posible la evolución de las formas de vida más complejas que hoy en día vemos. Los microbios también llevan a cabo el reciclaje de todas las cosas que mueren, permitiendo así que la vida continúe.

• Un tipo de bacteria fotosintética, llamada cianobacteria (originalmente llamadas algas verdiazules) produjeron las primeras moléculas de oxígeno que entraron a la atmósfera alrededor de 2000 millones de años atrás, llevando al nivel de oxígeno a un 10% del nivel de hoy en día, y permitiendo la formación de la capa de ozono y la evolución de criaturas que utilizan oxígeno.

• Mucho tiempo después, las plantas asumieron el bulto de la producción de oxígeno, pero pueden hacer esto solo porque poseen unos organelos llamados cloroplastos que evolucionaron a partir de las cianobacterias.

Dada la historia de la Tierra, tiene sentido buscar la presencia de vida microbiana en Marte.

¿Qué es un “microbio”?

Para la mayoría de los científicos, y para los propósitos de este artículo, el término “microbio” significa cualquier criatura capaz de reproducirse y que es demasiado pequeña para ser vista sin ayuda de aparatos ópticos. Esto incluye a las bacterias, las arqueobacterias, los hongos, los protozoarios, las algas y (posiblemente) los virus.

Las arqueobacterias son microbios que se parecen a las bacterias pero que han sido descubiertos ser un dominio de vida separado. Los otros dos dominios son las bacterias (organismos unicelulares que no poseen un núcleo) y los eucariotes (organismos nucleados, como por ejemplo, los hongos, los protozoarios, las plantas y los animales.) Dos advertencias sobre esta definición:

• Algunos científicos colocan a los virus en una categoría separada porque ellos son parásitos de células capaces de reproducirse por sí mismas, como bacterias, hongos y células de los mamíferos. Otros microbios, con algunas pocas excepciones, son capaces de reproducirse sin este tipo de ayuda. Muchos de estos, aunque no todos, se reproducen por división (llamada “fisión binaria.”)
• Algunos microbios, incluyendo a las bacterias y a los hongos, son lo suficientemente grandes para ser vistos sin la ayuda de un microscopio. Estas excepciones se incluyen bajo el término “microbio” porque están relacionadas cercanamente a otros microbios que no son visibles sin ayuda de un microscopio.

Es difícil llegar a una definición perfecta de un microbio porque, tal y como lo saben los científicos, los microbios forman una colección increíblemente diversa de organismos. Existe ampliamente mucha más diversidad genética en el mundo microbiano que la que existe en las plantas, los insectos o en otros animales, un hecho que no es sorprendente cuando uno considera que los microbios comenzaron a evolucionar 3000 millones de años antes que los demás organismos. Para darnos una idea de lo que esta diversidad significa, consideremos lo siguiente: Si los insectos (a veces llamados incorrectamente el grupo más diverso de organismos vivos en el planeta) fueran separados en especies utilizando los criterios usados por los científicos que estudian bacterias, arqueobacterias u otros microbios, habrían no más de una, o quizás hasta dos o tres, especies de insectos solamente. La diversidad de los microbios es evidente también en la variedad de ambientes en donde ellos viven: volcanes, nubes, drenajes de minas llenos de ácido sulfúrico, chimeneas hidrotermales, rocas en lo profundo de la tierra, y en manantiales termales.

¿Cuán posible es que exista vida en Marte?

Dado que el agua es una condición esencial para la vida tal y como la conocemos, el descubrimiento de evidencia geoquímica de agua en Marte, algo de la cual es posible que aún esté presente, resultó ser un descubrimiento muy alentador para los científicos. Con el propósito de ver si la vida puede existir en un paisaje tan desolado como el que hemos visto en la superficie de Marte, donde el agua, si está presente, estaría en un estado de congelación, varios microbiólogos han hecho exploraciones en lugares de la Tierra que se parecen a Marte en algunos respectos: los desiertos polares de la Antártida.

• Esta región de la Antártida posee muy poca agua y durante la mayor parte del año, aquella que existe está congelada.
• El agujero en la capa de ozono que se ha desarrollado sobre la Antártida permite que altos niveles de radiación ultravioleta penetren hasta la superficie de la Tierra, una condición que experimentaría cualquier criatura en la superficie de Marte.
• El nivel de radiación encontrado en la Antártida no es tan alto como el que se encuentra en la superficie de Marte, pero es más alto que el que se encuentra en otras partes de la superficie de la Tierra.

¿Existe vida en los desiertos polares de la Antártida? La respuesta es, definitivamente, Sí. Se han encontrado bacterias y hongos en los desiertos de la Antártica, no solo en los suelos de la región, sino también dentro de las rocas. Los científicos especulan que las bacterias han penetrado la matriz porosa de las rocas como una forma de protección de la radiación ultravioleta.

Una gran diferencia entre el ambiente encontrado en los desiertos altos de la Antártida y en el de la superficie de Marte es la atmósfera. La atmósfera de Marte es mucho más fina y dispersa que la de la Tierra. Consiste en su mayor parte de dióxido de carbono, o CO₂ (cerca del 95%) y virtualmente no contiene oxígeno (O₂). Dado que muchas bacterias, arqueobacterias y algas utilizan dióxido de carbono inorgánico como su fuente de carbono (usado para la construcción de proteínas y otros componentes celulares) la predominancia de dióxido de carbono puede ser una ventaja. Además, como se mencionó anteriormente, muchos de los microbios de la Tierra no requieren O₂, de tal manera que la falta de O₂ no elimina la posibilidad de vida.

Más preocupantes en la atmósfera de Marte son los niveles muy bajos de nitrógeno (N₂.) En la Tierra, el N₂ forma el 78% de los gases atmosféricos. En Marte, solo forma el 3%. Muchas bacterias utilizan el N₂ como su fuente única del nitrógeno que necesitan para las proteínas, para los ácidos nucleicos y para otros componentes celulares. Sin embargo, el bajo nivel de N₂ ciertamente limitaría la cantidad de crecimiento microbiano. Entonces, si existe vida microbiana en Marte, probablemente no es tan abundante o tan ampliamente distribuida como lo es en la Tierra y, por lo tanto, sería más difícil encontrarla.

En algunas áreas de la superficie de Marte pueden existir diferentes composiciones y concentraciones de gases. Esta posibilidad puede ser difícil de comprobar, a menos que sea comprobada indirectamente la presencia de vida en las regiones bajo la superficie y en mayor abundancia que la esperada.

¿Existe un récord histórico de vida en Marte?

¿Qué tal si una vez hubo vida en Marte pero ya se extinguió? ¿Es posible encontrar un registro geológico de vida microbiana? En un tiempo la pregunta de si existe la posibilidad de un registro geológico de vida microbiana en Marte hubiera sido respondida con el ridículo. Hoy, los científicos están reconsiderando esta pregunta, especialmente ante la evidencia de que las actividades microbianas pueden dejar marcas microscópicas en sus alrededores. Dos ejemplos de casos de microbios en la Tierra son las formaciones llamadas “streamlets” y las formaciones de hierro en bandas.

Los microbios son generalmente demasiado pequeños para ser observados sin ayuda de un microscopio, pero las agregaciones de microbios pueden ser visibles. Las formaciones rocosas llamadas estromatolitos son grandes colecciones de cianobacterias filamentosas claramente visibles al ojo, aunque las cianobacterias que los componen no son visibles. Los estromatolitos, algunos de los cuales alcanzan tamaños parecidos a un balón pequeño, se formaron al fosilizarse grandes agregados de cianobacterias. Pueden existir otros casos en donde agregaciones de microbios pueden haberse fosilizado y puedan ser vistas a ojo.

Otra evidencia de vida pasada es la evidencia de actividad química. Uno de los subproductos de la producción de oxígeno de las cianobacterias fue la formación y precipitación de óxidos de hierro. Como resultado observamos bandas de colores desde el rojo hasta el negro. Los geólogos las llaman formaciones de hierro en bandas o bandeado, o BFI (en sus siglas en inglés.) La existencia de los BFI ilustra el principio de que las actividades de los microbios pueden causar cambios que son evidentes mucho después de que los microbios en si han desaparecido. Los microbiólogos y los geólogos están ahora buscando otras formas visibles de las actividades microbianas que puedan proveer las historias de microbios desaparecidos hace mucho tiempo.

Otra forma de buscar registros geológicos de vida microbiana es la búsqueda de moléculas de larga vida. Los métodos corrientes usados en la detección e identificación de microorganismos se han enfocado en el ADN. Sin embargo, el ADN no tiene una duración ni siquiera cercana a la vida media de los lípidos microbianos, los cuales pueden ser un indicador diagnóstico mejor que el ADN para documentar la vida microbiana antigua. Otras estructuras encontradas en bacterias sobreviven por mucho tiempo después de que la bacteria perece. Las bacterias magnetotácticas dejan cristales magnéticos en formaciones de cadenas parecidas a pequeños collares de perlas. Algunos científicos has reportado haber visto estas formaciones en meteoritos marcianos. A pesar de que las hipótesis acerca de los cristales de magnetita como evidencia de vida bacteriana en Marte han sido altamente controversiales, el ejemplo ilustra la forma en que los científicos están buscando nuevas maneras de identificar trazas de fósiles de microbios desaparecidos hace mucho tiempo.

Más allá de Marte

Los microbiólogos son famosos por su habilidad de pensar en lo pequeño, aunque algunos están pensando en cosas muy grandes estos días, entre ellas más allá de Marte a Europa, una de las lunas de Júpiter, en la cual se ha encontrado evidencia de agua. Europa parece estar cubierta por una capa de hielo de varios kilómetros de espesor, aunque puede haber agua líquida debajo. ¿Por qué? El centro o núcleo de Europa emite calor y energía, los cuales pueden permitir que exista agua en forma líquida a pesar de las bajas temperaturas en la superficie de esta luna.

Juzgando por lo que sabemos sobre la vida en la Tierra, ¿podría existir vida en la forma en que la conocemos en las aguas líquidas de Europa? Una respuesta puede provenir de un lugar en la Antártida, un lago llamado Vostok. Este lago tiene una capa de hielo de varios kilómetros de espesor, con agua líquida en su base.

• Los científicos han reportado que muestras de hielo tomadas del Lago Vostok contienen bacterias que aún son viables.
• Existe la posibilidad de que estos microbios fueron simplemente llevados por el viento a esta región, provenientes de otras partes del globo, quedando atrapados en el hielo.
• Las bacterias pueden permanecer viables por mucho tiempo si son congeladas, aunque pueden no estar viviendo, es decir, activamente dividiéndose, en los hielos de Vostok.

El mayor problema para que la vida exista bajo las capas de hielo que cubren a Europa es encontrar la fuente de energía. En la Tierra, la fotosíntesis es la fuente de energía para mucha de la vida microbiana. Las bacterias fotosintéticas y las algas se encuentran en la base de la mayoría de las cadenas tróficas de la Tierra. Sin embargo, en Europa, es poco posible que suficiente luz pueda penetrar una capa de hielo tan grande como la que se cree existe en esta luna.

Los científicos trabajando en las profundidades de los océanos de la Tierra, donde la luz prácticamente no penetra, están descubriendo que la vida animal y microbiana puede florecer allí de todas maneras, cerca de las chimeneas hidrotermales donde el magma proveniente del centro de la Tierra bombea al agua fuentes de energía química tales como sulfitos. Las bacterias que crecen en estos lugares y que, a su vez, alimentan a los animales que crecen allí, utilizan a la oxidación de los sulfitos para producir energía.

Al comienzo, este descubrimiento fue interpretado como evidencia de un tipo de crecimiento independiente de la fotosíntesis, dando esperanza a algunas personas de que el centro de otros cuerpos planetarios tales como Europa puedan servir como fuente de energía. El problema con este argumento es que la oxidación del sulfito depende del oxígeno, el cual es derivado de la fotosíntesis. Sin embargo, los microbios nos han sorprendido en el pasado con su diversidad metabólica. Quizás existen estrategias de crecimiento microbiano no dependientes de la fotosíntesis aún por descubrir.

¿Deben los científicos continuar buscando vida diferente a la del planeta Tierra?

La estrategia de búsqueda de vida descrita en los párrafos anteriores está basada en la idea de que la vida en otras partes del universo es similar a la vida en la Tierra y evolucionaría de la misma manera. Los entusiastas de la ciencia-ficción, por ejemplo, han soñado por muchos años sobre criaturas compuestas de moléculas con base de silicona en vez de carbón. A pesar de que los científicos han tenido la tendencia de ser altamente escépticos de esta visión, aunque por razones muy buenas, algunos de ellos creen que es importante por lo menos considerar la posibilidad de que las nociones sobre la vida basadas en lo que conocemos pueden causar que ignoremos alguna evidencia de vida. Esta preocupación de limitar la búsqueda de vida a una perspectiva terrestre ha causado que algunos científicos posen la pregunta más amplia: ¿Cuáles factores de la vida son independientes de las suposiciones sobre vida tipo terrestre? Algunas características de vida que han sido sugeridas por el científico Ken Nealson y por otros son:

• Las formas de vida se mueven independientemente de fuerzas externas. Esto no puede ser un requerimiento central para todas las formas de vida, aún en la Tierra, pues existen muchos organismos que no tienen movilidad.

• Los organismos vivos posees “bordes.” Debe existir algún tipo de cubierta que separe al interior de un organismo vivo del exterior.

• La composición de los seres vivientes es compleja. Los seres vivientes deben contener una mezcla compleja de compuestos químicos.

• La vida depende de reacciones químicas que no pueden ocurrir espontáneamente bajo las condiciones en que se encuentra que ocurren. En la Tierra, muchos microbios viven de la catalización de reacciones, tales como la oxidación de los minerales o la producción de metano, las cuales o no ocurren en forma abiótica u ocurren en tasas mucho menores.

¿Y qué si los científicos fallan en encontrar vida en otros cuerpos celestiales?

Si los científicos no tienen éxito en encontrar evidencia de vida pasada en Marte, en Europa o en otros planetas o lunas en nuestro sistema solar, no todo se ha perdido. El tiempo, la energía y el dinero gastado en estos estudios para el desarrollo de estrategias de búsqueda de vida ya nos han dado (y aún nos dan) nueva información sobre la Tierra:

• Los científicos están descubriendo que se conoce solo una fracción de la diversidad de la vida en la Tierra, especialmente la enorme diversidad que existe en el mundo microbiano.
• Las nuevas actividades metabólicas que se están descubriendo como resultado de los estudios astrobiológicos pueden resultar en el desarrollo de nuevos procesos industriales.
• Los estudios astrobiológicos han reencendido el interés en la antigua pregunta: ¿Qué es la vida?

Entonces, en cierta forma, vamos a Marte con el fin de estudiar a la Tierra.

¿Cuán seguro es el traer a la Tierra muestras de Marte?

En 1970, una novela llamada “La Amenaza de Andrómeda” (The Andromeda Strain) se convirtió en un éxito de ventas y subsecuentemente en una película rompetaquillas. En la película, un microbio misterioso fue introducido a la Tierra por un instrumento espacial. El microbio mataba a la gente al convertir su sangre en polvo. Inicialmente, parecía no poder ser detenido. Afortunadamente para la vida humana en la Tierra, el microbio sufrió una mutación que lo convirtió en una forma que ya no se alimentaba de sangre pero que estaba satisfecha con hule. A pesar de que la premisa de la película era altamente improbable, ésta creó un miedo en el público de que es posible que especimenes extraterrestres puedan introducir nuevas plagas incontrolables a la Tierra.

¿Podría un microbio que evolucionó en algún lugar sin humanos causar una infección a los mismos? Basados en nuestra experiencia aquí en la Tierra, sabemos que la respuesta a esta pregunta es Sí. Han habido muchos ejemplos de infecciones en humanos causadas por bacterias o por virus que han salido del suelo o del agua, localidades en las cuales no habían tenido ningún contacto previo con los humanos o que hayan sido conocidos solo como fuentes de infección para animales no-humanos. Algunos ejemplos son la Enfermedad de los Legionarios, una infección pulmonar causada por una bacteria que normalmente reside en el agua, y el SIDA, una infección viral que se originó probablemente en monos y que luego brincó a los humanos que estaban cazando y comiendo monos.

Las bajas temperaturas que se encuentran en Marte y en Europa hacen casi imposible que un organismo que evolucionó en cualquiera de estas localidades pueda sobrevivir y prosperar en las temperaturas mucho más altas que se encuentran en el cuerpo humano. Sin embargo, es imposible estar seguro de esto, dado que los microbios han sorprendido con frecuencia a los científicos con su diversidad metabólica. Por lo menos podemos decir que un organismo del tipo Andrómeda es poco probable que sea un virus, pues los virus que infectan a los humanos necesitan células de mamíferos para poder llevar a cabo sus propios ciclos de vida.

El deseo de estar seguros de que no se introduzcan a la Tierra organismos infecciosos provenientes de otros planetas ha llevado a la creación de un tratado internacional que requiere que todos los países que tienen un programa espacial tengan un oficial de protección planetaria que lleve a cabo esfuerzos en asegurar que esta eventualidad no ocurra. Actualmente, el oficial de protección planetaria en los Estados Unidos es el científico John Rummel.

El Dr. Rummel hace más que proteger a la Tierra de los invasores extraterrestres. Él también está preocupado por el daño que ha estado ocurriendo en la otra dirección: la contaminación de otros planetas por organismos terrestres. En la época temprana de los viajes espaciales, los científicos no sabían que los microbios de la Tierra podían sobrevivir las condiciones de vacío, frío y radiación que se encuentran en la superficie de los vehículos espaciales. Tampoco consideraron seriamente que los astronautas podían dejar atrás organismos de la Tierra después de sus visitas. Ahora que el peligro es apreciado, la NASA toma precauciones especiales para asegurar que no hay más contaminación en los planetas que los instrumentos terrestres visitan.

Notas del autor:

» Las fechas dadas para el origen de la Tierra representan el consenso proveniente de varias fuentes. La edad estimada puede diferir hasta por 200 millones de años dependiendo de la fuente.
» La información sobre la composición de la atmósfera de Marte o de otros planetas puede ser obtenida del Internet o de libros generales sobre astronomía. Los estimados de la NASA o de sitios Web de científicos universitarios tienden a ser más exactos. Algunas de las cifras son dadas como porcentajes del total y a veces como concentraciones actuales del gas en particular, de manera tal que tablas de datos diferentes pueden parecer ser muy distintas a pesar de que están de acuerdo las unas con las otras.

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