Comentarios sobre el libro del prestigiado astrónomo David Darling.

 

VIDA EN TODAS PARTES.

La Maravillosa Ciencia de la Astrobiología.

 

 

". . . un indispensable para cualquiera que esté interesado en biología, evolución, o los nuevos y asombrosos descubrimientos que podemos esperar encontrarnos en las próximas décadas...."
- Astronomy (Abril 2002, p.87)

". . . una fascinante introducción a la nueva ciencia de la astrobiología y a la vieja, y vivificante, pregunta filosófica acerca de nuestro lugar en el Universo. "
- Lynn Margulis, autor de Symbiotic Planet

"Una introducción lúcida y sorprendentemente precisa del campo de la astrobiología y una solícita respuesta a la hipótesis de la Tierra Insólita. Carl Sagan habría estado satisfecho de ver esto."
- James R. Kasting, Centro de Investigaciones sobre Astrobiología de la Universidad de Pennsylvania.

 

 

 

 

 

 

Traducción de Liberto Brun Compte

Septiembre-Octubre 2003.

 

Vida en
Todas Partes

 

                                     

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La Maravillosa Ciencia de la Astrobiología.

 

David Darling

 

 

 

Contenido

 

 

Prólogo

 

  1. El Misterio Íntimo

 

  1. Pensamientos Originales

 

  1. Semilla de Estrella

 

  1. Refugios, Infiernos y H2O

 

  1. Extraños Nuevos Mundos

 

  1. Tierras Raras y Agendas Ocultas

 

  1. Tema y Variación

 

  1. Señales de vida

 

  1. La Comunidad Cósmica

 

Notas

 

Índice

 

 

 

 

 

 

Vida en Todas Partes: La Maravillosa Ciencia de la Astrobiología

 

 

Prólogo

 

 

Algo extraordinario ha sucedido durante la última década. Sin fanfarria alguna, los científicos de todo el mundo han alcanzado un consenso general sobre una de las preguntas más profundas que jamás hayan retado a la mente humana: ¿Estamos solos? ¿En todo este extenso y ancestral cosmos, se encuentra la vida limitada a la Tierra?  

 

No. Casi más allá de cualquier duda, la vida existe en otras partes. Probablemente, al menos en forma microbiana, está muy difundida. Y más cierto que no, encontraremos muy pronto evidencia indiscutible de ello – quizá dentro de los próximos diez a veinte años. Estos son los componentes medulares del notable y nuevo acuerdo que hoy en día, de forma rutinaria, es aceptado por los investigadores  a través de todo un espectro de disciplinas.

 

Detrás de este crecimiento en el optimismo científico respecto a las perspectivas de vida extraterrestre, se encuentra un alud de descubrimientos impresionantes. Una desconcertante variedad de formas de vida (mayormente microscópicas), se han encontrado proliferando en lo que alguna vez se creyó que eran regiones inhabitables de nuestro planeta. Estos seres vivos han aparecido en las profundidades, en rocas calientes bajo tierra, alrededor de abrasadoras grietas volcánicas en el fondo de los océanos, en los yermos y súper fríos Valles Secos de la Antártica, en lugares con altos contenidos de acidez, de sales y alcalinos, y bajo muchos metros de hielo polar. La variedad de sitios donde podrían encontrarse organismos que sobreviviesen en el universo, queda enormemente expandido, de esta manera. Los estudios genéticos nos sugieren que algunos microbios que viven en las profundidades y que gustan del calor, se encuentran entre las especies más antiguas conocidas, insinuando que no sólo puede prosperar la vida permanentemente en lo que a nosotros nos parecen lugares totalmente extraños, si no qué puede realmente originarse en semejantes lugares. Si es así – si las cunas de la biogénesis tienden a ser cálidas, oscuras, infiernos bajo tierra, en lugar de nuestros familiares edenes asoleados de la superficie – entonces la aparición generalizada de vida a través del cosmos será muy semejante.   

 

La opinión científica ha cambiado también dramáticamente hacia el punto de que la vida puede ser “sencilla” – capaz de ensamblarse a sí misma a partir de componentes simples, a la más mínima oportunidad. ¿De qué otra forma daríamos cuenta de las señales en las rocas ancestrales, de que las bacterias proliferaron en la Tierra hace unos 3,8 mil millones de años, durante la fase de intenso bombardeo que siguió  al nacimiento de nuestro sistema solar? La vida terrestre apareció casi antes de que hubiese tenido una oportunidad razonable de supervivencia a largo plazo, y después, en alguna forma, se las arregló para soportar las feroces tormentas y los impactos de asteroides y de cometas. Una afirmación común, que va en aumento entre los investigadores, es que la vida puede surgir inevitablemente en cualquier sitio en que se encuentren juntos, una fuente de energía adecuada, una provisión de material orgánico (basado en carbono) y agua.   

 

Estos ingredientes están comenzando a encontrarse omnipresentes en el espacio. Los cometas, en particular, están siendo vistos cada vez más, como vehículos significativos para la transferencia de agua y cócteles orgánicos para los mundos en surgimiento. Y con el descubrimiento en la Tierra de meteoritos de Marte, la transferencia interplanetaria de bioquímicos o aún de la vida misma, se ha convertido en un tópico de debate respetable.   

 

Tanto dentro como fuera de nuestro sistema solar, la lista de lugares potenciales donde la vida puede haberse establecido, está creciendo rápidamente. Cerca de casa, las lunas de Júpiter, Europa y Ganímedes han cobrado interés biológico con el conocimiento de que pueden albergar océanos de agua bajo sus heladas superficies ricos en productos químicos. Aún más, el descubrimiento de docenas de planetas extra solares – casi tan pronto como aprendimos a buscarlos – anima a los científicos a pensar que los sistemas planetarios alrededor de estrellas son más la regla que la excepción. A partir de los estudios del origen de la vida hasta la teoría de las complejidades, de la detección de planetas extra solares hasta el trabajo sobre extremófilos, desde la paleontología precámbrica a la química interestelar, el mensaje que surge es claro y virtualmente unánime: la vida extraterrestre está ahí para ser encontrada.

 

Habiendo llegado a un acuerdo de que sólo es cuestión de tiempo antes de que los primeros organismos extraterrestres salgan a la luz, los científicos se encuentran ocupados estableciendo las bases del nuevo campo de la astrobiología. [El estudio de la vida en el universo ha sido nombrado de varias maneras, exobiología (primero por el genético Joshua Lederberg en 1960), bioastronomía (un nombre más reciente), y astrobiología (el más antiguo de todos, mencionado ya en la literatura soviética desde 1953). Estos términos aún son usados más o menos intercambiablemente, pero “astrobiología” está en ascendencia gracias a su reciente adopción por la NASA.] Ellos se preguntan: ¿Cuales son las condiciones generales requeridas para que aparezca vida? ¿Qué tan común demostrará ser? ¿Dónde se encontrará? ¿Cómo será? Estos son ahora los principales puntos de respetable e intenso debate – los temas mensuales de la mayoría de las conferencias y de numerosos papeles científicos, un punto de enfoque de proyectos ínter departamentales en un creciente número de universidades y de otras organizaciones de investigación, y una influencia motivadora detrás de los programas espaciales internacionales. Son la razón de ser del Instituto de Astrobiología de la NASA, que comenzó sus operaciones en 1988 y que nombró  como su director en 1999 a Baruch Blumberg ganador del Premio Nóbel (conocido por su trabajo sobre la hepatitis B). Motivaron también el programa de astrobiología de la Universidad de Washington en Seattle, que dio la bienvenida al primer grupo titulado de estudiantes en 1999. Dieron forma al tema de la primera conferencia anual dedicada a la ciencia de la astrobiología, que se llevó a cabo en Ames de la NASA en Abril del 2000. “Estamos siendo testigos, no sólo de un cambio en el paradigma científico pero, más importante aún, de un cambio en la aceptación cultural entre los científicos,” dijo el cazador de planetas extra solares Geoff Marcy. Situada en el borde de un trascendental descubrimiento que cambiará para siempre la forma de pensar del ser humano acerca de sí mismo y del universo que lo rodea, la astrobiología está rápidamente poniéndose de moda.

 

Como todas las ramas de la ciencia que crecen hacia su madurez, la astrobiología está presente con diversas teorías, datos experimentales, rumores y conjeturas. Estos son tiempos frenéticos extraordinarios, un período inmensamente fértil del pensamiento. Los pasillos afuera de las salas de conferencias están llenos de investigadores en animadas conversaciones, tratando de hacer llegar sus puntos de vista a los demás, formando campos de opinión, echando hacia atrás las fronteras del conocimiento y conjeturando al respecto de lo que se encontrarán allá afuera.

 

A primera vista, podría parecer que, aparte de su amplio acuerdo de que la vida terrestre no es exclusiva, los que se encuentran involucrados en esta nueva aventura están más en discordia que en armonía. Ciertamente qué hay muchas diferencias de opinión al respecto de ciertos temas, desde las reivindicaciones de los “fósiles” marcianos, hasta los pasos involucrados en el génesis de la vida. Eso era de esperarse. Pero no es demasiado pronto para proponer, en medio del túmulo de reclamaciones y contra-reclamaciones, los principios de una teoría general de biología, un marco de trabajo de conceptos que apoyen al desarrollo de la vida en cualquier lugar en el que ésta se lleve a cabo.

 

Este libro es un reporte desde la primera línea de investigación astrobiológica, un examen de los asuntos, argumentos y resultados experimentales más importantes en las mentes de aquellos que están siendo los pioneros en este nuevo y asombroso campo. A parte de esto, es un intento por ver el camino hacia adelante, para identificar los conceptos que eventualmente puedan unificar nuestra comprensión de la vida en un contexto más amplio. En lo que podrían ser los cimientos de nuestro primer encuentro con una especie forastera, nos preguntamos: ¿Qué principios gobiernan la aparición y evolución de vida a través del cosmos? ¿Dónde podemos esperar encontrar otros mundos vivientes y qué descubriremos acerca de ellos?

 

 

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Capítulo 1

 

El Misterio Íntimo

 

 

Nada podría ser más familiar que la vida. ¿Pero qué es exactamente? A un nivel práctico, ¿Cómo podemos diferenciar entre vida y no-vida en cualquier parte que la haya en el universo?

 

El definir vida no ha sido tradicionalmente lo primordial de un biólogo. El genetista J. B. S. Haldane comenzó en 1947 su ensayo “¿Qué es la Vida?” con la declaración: “No voy a responder a esta pregunta.” Los científicos no requieren de un diccionario para decirles que un campo está lleno de narcisos o de que una colonia de bacterias esta viva o de que una tela de sastre no lo está. La biología ha progresado bastante satisfactoriamente sin decir de forma específica qué es lo que está estudiando. Pero la astrobiología no puede darse ese lujo. ¿Cómo podemos esperar encontrar vida en otros mundos si no sabemos lo qué estamos buscando?

 

Quizá tengamos suerte. Cuando las sondas futuras se abran camino a través de la helada capa de la luna de Júpiter, Europa, podrían mandarnos vistas de gigantes criaturas luminosas patrullando un mar de Éstige. Cuando la primera expedición tripulada a Marte tome muestras de la base de los océanos ancestrales que alguna vez atravesaron el hemisferio norte, podrían desenterrar el fósil perfectamente conservado de un trilobites marciano. El desaparecido Carl Sagan estaba entre los que sugerían que algo grande podría aparecerse frente a las vigilantes cámaras del Viking en Marte o flotar visiblemente en las nubes superiores de Júpiter a medida que las sondas del Voyager pasaran volando.

 

El reconocer formas de vida extraterrestre tan grandes y obvias (o sus restos) sería un juego de niños. Pero el universo seguramente no será tan complaciente. La vida, sólo raramente, puede brotar a gran escala. También podría ser completamente peculiar, como algo que nunca hayamos visto o imaginado. Y aún si sigue un patrón más familiar, el confirmar su presencia desde tan lejos dependerá de nuestra habilidad para distinguir, claramente y sin ambigüedades, las verdaderas firmas de actividad biológica.

 

  

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¿Qué es la vida exactamente? “Algo que puede hacer copias de si mismo” según la definición familiar de un libro de texto. Eso, ciertamente, incluiría cada organismo en la Tierra. Aún en casos especiales, como los de mulas, celibatos, y hombres que se han hecho vasectomías, donde el individuo no puede, o escoge no involucrarse en la procreación, el fotocopiado del ADN continúa todo el tiempo a nivel celular.

 

Sin embargo, para muchos científicos, mientras que la auto-replicación es un aspecto necesario de las cosas vivientes, no es la más fundamental. Stanley Miller, un bioquímico en la Universidad de San Diego en California que realizó algunos de los experimentos pioneros sobre el origen químico de la vida, deja clara su desaprobación de las definiciones: “[Estas] son lo que usted impone en sus pensamientos. Existen cosas mucho más importantes por descubrir que enfrascarnos en una amplia discusión al respecto de definiciones, yo creo, que es una pérdida de tiempo.” Habiendo dicho esto, su apuesta está firmemente sobre evolución como el sine qua non de la vida. “Mi definición de vida, visto desde la perspectiva de los orígenes, es que el origen de la vida es el origen de la evolución.” La evolución a su vez, involucra tres factores clave: reproducción, selección y mutación. “La reproducción es la parte difícil. La selección es donde la naturaleza escoge aquéllos que pueden reproducirse más rápido, y la mutación quiere decir que usted puede cometer un pequeño número de errores. Es importante que esas mutaciones, o errores, sean propagados a la progenie, así el organismo mejora. La reproducción es simplemente hacer una copia correcta del material genético.”

 

Otro investigador sobre el origen de la vida, Antonio Lazcano de la Universidad Nacional Autónoma de México, mantiene un punto de vista similar: “Algunas personas dirían que mientras usted tenga una simple molécula que sea capaz de reproducirse y desarrollarse, eso es suficiente. Mi propia tendencia es definir la vida como un sistema capaz de ser sometido a la evolución Darwiniana. Con esto, quiero dar a entender un sistema químico que pueda realmente ser sometido a un proceso de mutaciones y re-arreglo del material genético y que pueda adaptarse al medio ambiente.” Para Lazcano, al igual que para Miller, “las preguntas de definición de vida y los orígenes de la vida están conectados.”

 

Mark Bedau, un filósofo de la biología en el Read College en Portland, Oregón, va un paso más allá. El se refiere a la evolución como “la cosa que explica el porqué todas las demás cosas están ahí – la esencia, la causa raíz.” Lo que realmente está vivo, es todo el sistema: un ensamble de incontables organismos individuales de muchas especies, todos interactuando, reproduciéndose y mostrando impredecibles evoluciones sin límite.

 

Esta es una idea con implicaciones de largo alcance. Si vida puede ser  cualquier cosa que muestre evolución sin límites, entonces no esta confinada en una forma particular de material. No tiene porqué estar basada en el carbono. En principio, no tiene ni siquiera por qué estar basada en la química. Y si eso les suena demasiado inverosímil como para tomarlo en serio, entonces ¡cuidado! Criaturas salvajes poco familiares ya se encuentran acechando en los laboratorios de los Estados Unidos, Japón, Italia, Alemania, Gran Bretaña y otras partes, y hasta han tenido acceso a Internet. No se parecen a nosotros. Su origen es totalmente diferente al de cualquier otro organismo natural en la Tierra. En esencia, habitan en un estrato alternativo de realidad. Aún así ahí están, reproduciéndose, creciendo, compitiendo, muriendo, desarrollándose, al igual que el resto de nosotros. Son formas artificiales de vida – “una vida” – y su casa es el paisaje digital de nuestras computadoras.

 

Thomas Ray, un profesor de zoología en la Universidad de Oklahoma, es uno de los investigadores pioneros de estos nuevos organismos no-orgánicos y autor del sistema de software de ‘Tierra a-life.’ El Génesis dentro de ‘Tierra’ amanece con un progenitor minúsculo y único, el ‘Antecesor.’ Es una cadena minúscula de código de máquina, de solamente 80 bits de largo, programada con la capacidad de hacer copias de sí misma dentro de la memoria de trabajo de la computadora. El ‘Antecesor’ genera un programa hijo. El ‘Antecesor’ y el hijo se multiplican otra vez, como lo hacen sus descendientes, y así continúa, multiplicación tras multiplicación. Los pequeños programas, con su habilidad de auto reproducción, son simples análogos del código genético basado en el ácido nucleico de la vida biológica. Crucialmente, al igual que el sistema mediado de ADN, los replicadores de Ray son poco menos que perfectos. No siempre resultan copias exactas del original por que el ambiente de ‘Tierra’ está diseñado para que pueda alcanzar ocasionalmente un cambio al azar en uno de sus bits – los dígitos binarios – en un programa filial, haciéndole distinto genéticamente de su programa original. Generalmente el cambio significa malas noticias, haciendo que un programa se torne incapaz de copiarse a sí mismo tan bien como antes, si es que llega a hacerlo. Pero algunas veces el convertir un cero en un uno o viceversa funciona a favor de la criatura, permitiéndole multiplicarse un poco más rápido que sus rivales. De esta manera, la mutación, la clave maestra de la novedad y de la adaptación, es introducida dentro del proceso. Al llegar al momento en que la memoria de la computadora esta llena de ‘Tierras’, hay toda clase de variaciones dentro del tema original – un huésped de auto-copiadores genéticos distintos lucha por la supervivencia en el sobrecargado dominio electrónico. En este punto comienza lo realmente gracioso. De acuerdo con cierto criterio de “adaptabilidad” construido dentro del sistema al principio, los pequeños programas comienzan a competir por obtener espacio en la memoria. El éxito de una especie en particular, o cadena de bits, depende de que tan efectivamente pueda duplicarse y transmitir sus genes a la siguiente generación, o aún usurpar el espacio de memoria privada de sus rivales.

 

Ray cree que sistemas como el de él, proporcionan la primera base experimental para una biología comparativa:

 

La vida en la Tierra es el producto de la evolución por selección natural en el medio de la química del carbono. Sin embargo, en teoría, el proceso de la evolución ni está limitado a ocurrir en la Tierra, ni en la química del carbono. Al igual que puede suceder en otros planetas, también puede operar en otros medios, tales como el medio de la computación digital. Y al igual que la evolución en otros planetas no es un modelo de vida en la Tierra, tampoco lo es la evolución natural en el medio digital.

 

Como otros en su campo, Ray está obstinado en que sus creaciones son “no modelos de vida sino que instancias independientes de vida.” Olvídense de la semántica. Olvídense de contemplaciones metafísicas sobre el significado o naturaleza de la vida. Si actúa como un pato, es un pato; si evoluciona, está vivo. Esta es una prueba de empirismo que sólo se puede juzgar hasta después de haberla probado, como la utilizada por el viejo castaño en el campo de la inteligencia artificial, en el examen de Turing. Si por el método de preguntas, dice el examen de Turing, no puedes decir quien de los dos entrevistados es humano y quien es la máquina, entonces la máquina debería de ser considerada genuinamente como inteligente. Pero mientras que el examen de Turing está muy lejos de ser aplicado en la práctica, el “fuerte” reclamo de ‘Tierra a-life’ está presente con nosotros y ahora – y es extraordinariamente radical. Su esencia fundamental no es sólida, líquida o gaseosa, o de clase alguna de química, o siquiera de una danza de electrones. La forma de la materia es irrelevante. Lo que distingue a la vida, a su nivel más básico, es la información.

 

Aún tenemos nosotros los bípedos de carne-y-sangre mucho que tragarnos. Podemos vivir y transmitir vida por cortesía de la base de datos entronizada dentro de nuestros ADNs, pero como cualquier otro organismo terrestre, dependemos de nuestros cuerpos de carbono. Somos seres materiales. El punto que ‘fuerte a-life’ reclama, sin embargo, no es de que la vida pueda existir en ausencia de un medio (químico o de otra clase), si no de que el medio no es lo que importa.  Lo que hace es que hay principios generales del estado de vida que son independientes de una implementación particular. Estos principios, dice la idea, operan puramente al nivel de información y subestructura organizacional de la vida. Consecuentemente aplican en cualquier parte del universo.

 

En física, esta clase de abstracción es rutina. Los físicos se ganan la vida mediante la búsqueda – y encontrando – relaciones que apoyan de otra manera los diferentes fenómenos aparentes. Desde al menos en la época de Galileo, el mundo inorgánico se ha conocido muy bien que tiene una infraestructura matemática. Pero no estamos acostumbrados a pensar de la vida en esos términos. El físico teórico puede encontrarse feliz de trabajar en un mundo de ecuaciones, un universo Platónico que está detrás de la realidad que percibimos. Pero nos llega como una verdadera conmoción  el que se nos diga qué un dominio de símbolos similares e intangibles y de relaciones lógicas, puede formar el telón de fondo al mismísimo fenómeno de la vida. Obviamente qué nosotros somos más que simples datos de ordenador. Aun así, como dijo uno de los creadores del campo ‘a-life’, Christopher Langton:

 

No hay nada implícito acerca del material de nada – si usted puede capturar su organización lógica en algún otro medio, usted puede tener la misma “máquina,” porque es la organización lo que constituye a la máquina, no el material de que está hecha...

 

Los investigadores de ‘a-life’ no son los primeros en dar este argumento. El naturalista D’Arcy Wentworth Thompson ya llamaba la atención a la estructura matemática común de los organismos en 1917 en su obra magna Sobre el Crecimiento y la Forma. Más recientemente, los biólogos chilenos Humberto Maturana y Francisco Varela han intentado construir una fundación teorética para la vida en su más amplio sentido en términos de auto producción (“auto-creación”) – la habilidad de un sistema para inventar y definirse a sí mismo por virtud de tener una organización circular. Las células de organismos terrestres, por ejemplo, son auto creables porque están formadas de una red física segura de elementos químicos que, a través de una intrincada serie de reacciones, realmente generan la propia red, junto con la delimitación – la membrana – que coloca al sistema, separado de sus alrededores.

 

La auto producción es un asunto de todo o nada, porque a menos que un sistema tenga una organización cerrada (no obstante puede tener una estructura abierta que permita la entrada y la salida de  energía y materiales), no puede fabricarse a sí misma desde adentro. Lo cual nos lleva a la pregunta: ¿como podría una entidad tan completamente auto-reflexiva despegar del suelo desde el inicio? ¿Cómo podría originarse la vida, si tenía que, o si fuera a, crearse a sí misma por sus propios medios? Stuart Kauffman en el Instituto Santa Fe de Nuevo México, lo ve así:

 

La vida emergió... no simple, pero sí compleja y total, y ha permanecido compleja y total desde entonces – no debido a un misterioso brío vital, si no gracias a la simple y profunda transformación de moléculas muertas en una organización por la cual cada formación de moléculas es catalizada por alguna otra molécula en la organización.

 

Kauffman no llega tan lejos como ésos en el campo de la ‘a-life’, a quienes les gustaría establecer la definición de vida en términos puramente abstractos y lógicos. El es ortodoxo al grado de que considera a cada ser viviente como poseedor tanto de un aspecto químico (un cuerpo) y un aspecto informativo (un genoma), y de que es insignificante hablar acerca del uno sin hablar del otro. Pero él cree que un nuevo concepto, uno de un “agente autónomo,” es necesario para la unificación del factor de vida. “No es materia, no es energía, no es información,” dice él. “Es algo más.”

 

~~~

 

 

Tan aplastantes teorías de la vida prometen hacer por la biología lo que la teoría de la gravedad de Newton hizo por la física – formar la base de una ciencia cuyos principios apliquen en cualquier parte del cosmos. Pero ahora mismo los astrobiólogos tienen una mayor presión de preocupación. Simplemente quieren detectar vida extraterrestre. Un sólo ejemplo – cualquier ejemplo – cumpliría su propósito. Podría ser un asediado campo de microbios marcianos bajo tierra, una maltratada célula disecada obtenida de algún campo helado sobre Calisto, o una partícula tostada por la radiación y transportada por el viento estelar. La aplastante prioridad para esta joven ciencia inexperta es la de encontrar algo que sea biogénico y que no haya estado en la Tierra. Esto significa enfocarnos en una propiedad de la vida que pueda dar una lectura en un instrumento – que pueda generar una señal indicadora de que un proceso vivo está (o estuvo) en funciones. “Cuando uno piensa en como uno reconoce la vida,” dice Michael Mayer, director del programa de astrobiología de la NASA en Washington, D. C., “uno piensa en lo que la vida hace, no en lo que es.”

 

Una de las cosas que hace la vida – que apuntala su misma existencia – es transformarse por metabolismo. Los biólogos y astrobiólogos coinciden unánimemente que el metabolismo debe de ser el punto clave de la vida en todas partes. El término procede del griego, metabole, que significa “cambio,” y se refiere a las funciones y efectos del seguimiento del engranaje de las reacciones químicas encontradas dentro de un organismo. Un aspecto esencial del metabolismo es la conservación de la energía. Las cosas vivientes, cualquiera que sea su naturaleza, deben de ser capaces de capturar energía de sus alrededores, convertirla en una forma almacenable, y después liberarla cuando se necesite y en las cantidades precisamente controladas. La energía debe estar disponible para la demanda de trabajos biológicos esenciales tales como, la elaboración de sustancias complejas a partir de materiales más simples, a efectuar reparaciones a las estructuras vivientes, y para reproducirse.

 

Estos procesos requieren que ciertos productos químicos se obtengan de los alrededores y otros sean desechados. Las sustancias químicas involucradas y la manera específica mediante la cual el balance químico del ambiente se ve afectado, son señales de que un proceso biológico está funcionando. Y este hecho es el punto crucial en lo que se refiere a la astrobiología. El metabolismo ocasiona cambios que, dados el conocimiento y el equipo apropiado, pueden ser detectados y utilizados para diagnosticar la presencia de vida.

 

Inclusive los organismos extintos pueden dejar pistas de su actividad metabólica – trazas químicas y mineralógicas en las rocas que hablen firmemente o sean exclusivas de su origen biogénico. Tales rocas pueden llegarnos como meteoritos salpicados desde la superficie de planetas cercanos luego de colisiones con asteroides o, en el futuro, pueden ser traídas de regreso por sondas equipadas para tal efecto. Un laborioso examen en el laboratorio puede revelarnos otra característica familiar y posiblemente universal de vida.  

 

Cada cosa viviente sobre la Tierra existe dentro de algún tipo de bolsa.  Aquellos de nosotros que somos lo suficientemente afortunados de ser multicelulares tenemos una envoltura exterior generalizada – piel, escamas, un exoesqueleto, una cutícula serosa. Pero cada célula individual, ya sea parte de un organismo mayor o no, tiene su propia bolsa, una membrana celular, que cumple con una variedad de propósitos. El metabolismo de la-vida-tal-como-la-conocemos requiere que un rico cóctel de productos químicos exóticos se encuentre confinado bajo condiciones radicalmente diferentes de aquellas que hay en su vecindario sin vida.

 

En la Tierra, cada organismo, desde la más ínfima bacteria hasta un ser humano, almacena energía exactamente de la misma manera – en la forma de uniones químicas que enlazan los grupos fosfato en la molécula conocida como ácido adenosín-trifosfórico, o ATP. Unir los grupos de fosfatos para fabricar ATP almacena energía, el separarlos libera energía. Esta energía liberada controla todos los demás aspectos del metabolismo, incluyendo la formación de nuevas moléculas tales como proteínas a partir de componentes más simples (anabolismo), descomposición de moléculas grandes ya existentes (digestión o catabolismo), extracción de energía química (respiración), y, si se trata de una planta verde, la interceptación y uso de la energía en la luz solar (fotosíntesis).

 

Una gráfica de los principales caminos metabólicos de la vida terrestre, nos revela unas redes interconectadas de cadenas y ciclos de reacción, maravillosas en complejidad y organización. Pero ninguna de estas brujerías químicas comienza por sí misma. Si todos los reactivos involucrados en el metabolismo fuesen simplemente colocados  juntos y mantenidos a temperatura ambiente, no pasaría nada. Las reacciones bioquímicas de las cuales toda la vida conocida depende, no son energéticamente favorables; no se efectúan simplemente con el golpeo de varias moléculas de reacción entre ellas. Necesitan ser ayudadas. Las sustancias que realizan esto, los catalizadores biológicos o enzimas, son principalmente moléculas proteínicas (existen unas pocas y notables excepciones) y cada una es específica para una reacción en particular o para un pequeño grupo de reacciones similares, debido a su excepcional forma tridimensional. Esta particularidad es crucial porque significa que regulando la producción de diferentes enzimas, un organismo puede manejar un sistema de cadenas de reacciones interconectadas y muy bien ordenadas, en lugar de una desordenada reunión de productos químicos.

 

El resultado es un patrón repetido de reacciones que, sin su continua intervención, no ocurrirían o llegarían rápidamente a un paro. En términos de termodinámica, es un sistema muy avanzado de equilibrio químico. Si este estado no cualifica como una definición de vida, si es sin embargo una de las características de dicha definición.

 

Pero las enzimas, al igual que muchas proteínas, son delicadas. Si se calientan demasiado, su forma cambia, comienzan a partirse y pierden su capacidad catalizadora. Lo mismo sucede si su medio ambiente se vuelve muy ácido o muy alcalino. Por estas y otras razones, una parte importante del metabolismo es la homeóstasis – el mantenimiento de un ambiente relativamente estable dentro de un organismo. Es crucial que el estado interno de un organismo, se mantenga muy similar a cualquier cosa que suceda en el exterior. La única manera en que puede suceder es si existe alguna especie de burbuja protectora. Si la vida tal y cual la podemos razonablemente imaginar y los estados físico-químicos que se encuentran lejos de un equilibrio, van de la mano, entonces alguna especie de contenedor y de segregación son absolutamente esenciales. Y aquí es donde entra en juego la membrana celular. La membrana celular  mantiene juntos a los contenidos de un organismo y separa del mundo exterior a la región dentro de la cual se efectúa el metabolismo.

 

Al mismo tiempo, la membrana no es una barrera impenetrable. Es una interfaz sutilmente construida – siendo un producto del metabolismo – que permite, con el gasto de alguna energía por parte de su dueño, el controlar el pasaje en dos sentidos de ciertas sustancias que el organismo requiere tanto para abastecerlo como para desechar. ¿Podría existir la vida sin tal interfaz? No, de acuerdo a Lynn Margulis, una bióloga de la Universidad de Massachusetts en Amherst quien ha escrito mucho sobre la naturaleza de la vida y la evolución. “La vida,” dice ella, “es un sistema auto-rodeado donde las fronteras están construidas con el material en el sistema. No es una cosa, es un proceso, y estos procesos involucran la producción y el mantenimiento de la identidad.”

 

Jeffrey Bada, quien dirige la investigación de astrobiología de la NASA en el Instituto Scripps de Oceanografía en La Jolla, California, esta en desacuerdo.  El ha expuesto una teoría de que formas muy primitivas de vida podrían existir como una especie de caldo sin fronteras. Esta podría ser la forma como se originó la vida en la Tierra, y podría ser que el génesis de las cosas vivientes siempre involucrase una fase inicial pre-celular. Si es así, argumenta Bada, en los mundos donde haya poca presión para que se fuerce un cambio posterior hacia la evolución, la vida podría no progresar más allá de su estado primario de caldo inicial. Un lugar así, sugiere él, podría ser el supuesto océano bajo la corteza de Europa.

 

Pero si algo como el caldo de Bada existe, ¿la mayoría de científicos lo llamarían vivo? Su descubrimiento ciertamente que causaría una gran agitación. No-bastante-vida, casi-vida, vida-de-la clase-que -- los astrobiólogos estarían muy contentos en aceptar lo que sea que se aparezca, porque cualquier cosa remotamente biológica que se encuentre en otro mundo (suponiendo que se ha desarrollado independientemente) sería una evidencia lo suficientemente poderosa de que la vida es común a través del universo. Sin embargo, la pregunta va directa al punto central de cómo se define la vida, especialmente en el nivel inferior de la escala: ¿Se consideraría a un mar no cambiante, esencialmente de productos químicos auto-copiantes no membranosos, como una instancia de vida? Probablemente no, a juicio de muchos investigadores. Sería mejor llamarlo pre-biológico. Y la razón de ello se remonta al criterio clave de la evolución. “La habilidad de evolucionar,” insiste Jack Szostak, un biólogo molecular del Hospital General de Massachusetts en Boston, “es lo que diferencia a los sistemas que están vivos biológicamente de los sistemas químicos prebióticos.”

 

En las mentes de muchos biólogos, el estilo Darvinista de evolución no considera la replicación, el metabolismo o la individualidad como los principales definidores de la vida. Pero estas propiedades no son mutuamente independientes sino todo lo contrario. La evolución en el sentido Darvinista implica, que la replicación y la selección natural se suceden dentro de una población genéticamente variada de individuos. La replicación implica metabolismo. Es difícil de ver como podrían desenredarse estos factores. Como lo indica John Maynard Smith, un biólogo de Oxford: “las entidades con las propiedades de multiplicación, variación y herencia están vivas, y las entidades a las que les falta una o más de estas propiedades no lo están.”

 

Si la evolución Darvinista es lo que fundamentalmente marca la vida de la no-vida o pre-vida, entonces todas las cosas vivas, de acuerdo con la manera que funciona la selección natural, también deben de ser capaces de hacer copias de sí mismas. Esto involucra la necesidad de un genoma – un juego completo de instrucciones para la auto-réplica.  En teoría, el genoma podría existir en cualquier forma. En el sistema ‘Tierra a-life’ de Ray, hay una serie de ceros y de unos contenidos en la memoria de la computadora. Pero en la naturaleza, no sólo el propio genoma debe de tener un pie en el mundo físico (como un conjunto de cromosomas, por ejemplo) sino que también tiene que estar encapsulado dentro de una estructura mayor – un organismo viviente. Algunos ven a este último hecho como algo incidental. El biólogo de Oxford, Richard Dawkins, ha encabezado por mucho tiempo el punto de vista que el gene – lo que él llama el “replicador” – es el hecho central de la vida. Para él, las células y las criaturas multicelulares se desarrollaron como simples vehículos para asegurar la supervivencia y transmisión de su carga genética. Esto es muy cercano a la posición del ‘a-life’, en el cual el énfasis esta totalmente en la auto propagación de patrones de información. Pero es demasiado extremoso para muchos biólogos, quienes tienden a considerar a los organismos como más qué casas para sus datos básicos genéticos. Una visión más convencional de la vida fue sugerida  por el filósofo David Hull. En su esquema, la evolución biológica no sólo involucra reproductores (cosas que transmiten su estructura directamente por replicación), sino que también ínter-actores (cosas que producen diferencias en la reproducción como resultado de interactuar como un todo cohesivo con su medio ambiente) y linajes de estos ínter-actores. Como él lo vio:

 

Un proceso es un proceso de selección debido a las interacciones entre replicación e interacción. La estructura de los replicadores es perpetuada de forma diferente debido al relativo éxito del ínter-actor del cual los replicadores forman parte. De forma de desarrollar las funciones que desempeñan, ambos, replicadores e ínter-actores deben de ser individuos discretos que lleguen a la existencia y cesen de existir. En este proceso fabrican linajes que cambian indefinidamente a través del tiempo.

 

Para la vida terrestre, los replicadores son genes, hechos de ADN, y los ínter-actores son los múltiples organismos encontrados en la Tierra. En otras palabras, los detalles de implementación pueden variar, pero parece existir toda la razón para suponer que el mismo arreglo global aplica para todas las cosas vivas en cualquier parte. De acuerdo con Carl Emmeche, un filósofo que estudia la naturaleza de la vida en el Instituto Niels Bohr de Copenhague:

 

Es altamente imaginable que toda la vida en el universo evoluciona por un tipo de selección Darvinista de ínter-actores, cuyas propiedades están en parte especificadas por un almacenamiento de información que puede ser replicado... [L]a sola noción de selección natural y replicación... parece ser específica de entidades biológicas... Esta definición es simple, elegante, general, y cristaliza nuestras ideas del mecanismo general de la creación de sistemas vivientes dentro de una perspectiva evolucionista.

 

Nuevamente, es posible trabajar con un paradigma de vida como este a un nivel muy abstracto. Replicadores, ínter-actores, y linajes podrían ser puestos todos dentro de una computadora, por ejemplo, o jugados como diseños de pequeños cuadros en papel cuadriculado que siguiera ciertas reglas. Pero los astrobiólogos, aunque algunas veces utilizan computadoras para sus simulaciones biológicas, no están tan interesados en cosas tan intangibles. Su búsqueda es por vida en el universo real, vida que se ha ensamblado a sí misma a partir de las materias primas en otros mundos. Y esto nos trae de regreso al otro factor clave de la vida – metabolismo. Los replicadores y los ínter-actores pueden funcionar en la naturaleza sólo si tienen medios para manipular la energía y la materia para sus propios fines. En el caso de vida que haya evolucionado de forma natural, la información y los aspectos materiales de la vida no pueden divorciarse unos de otros. Para que ambos retengan y actúen sobre su propio genoma, para auto-construcción, auto-mantenimiento, y reproducción, cualquier cosa viviente debe de albergar una red de componentes metabólicos. Esa red, que requiere de condiciones muy avanzadas de equilibrio con sus alrededores, sólo puede funcionar dentro de algún tipo de demarcación. Y esa demarcación, a su vez, define al individuo.

 

La naturaleza de individualidad puede parecer obvia. Nosotros nos consideramos como individuos. Pero en la realidad, cada uno de nosotros somos una ciudad – casa de un extenso ejército de bacterias acampadas en la superficie de nuestra piel y membranas mucosas, al igual que dentro de nosotros – la mayoría, afortunadamente para nosotros, benignos. Más inquietante es que cada célula de nuestros cuerpos se encuentra habitada abundantemente por seres de otros lugares y tiempo. Mitocondria es el corazón de la producción de energía en la célula – los lugares de respiración celular. Literalmente no podemos levantar un dedo sin ellas. Aún así, tienen sus propias membranas interiores y ADN, similares, sorprendentemente, a aquellos de las bacterias. Esta es la clave esencial para su probable origen. De acuerdo a la teoría endosimbiótica (propuesta en su inicio en 1885, expuesta en forma moderna por Lynn Margulis, y actualmente aceptada ampliamente), las mitocondrias, junto con los recolectores de luz, los cloroplastos que se encuentran en las células de las plantas verdes, son los descendientes de los ancestrales microbios de vida-libre. En algún punto, hace más de mil millones de años, se incorporaron dentro de células más grandes como parte de una unión simbiótica, y ahí han permanecido desde entonces. ¿Son las mitocondrias los “verdaderos” individuos y cada uno de nosotros una especie de colmena en la cual pululan colectivamente? ¿O somos nosotros, a su vez, meros elementos de un superorganismo más grande?

 

La red de la vida no deja a ninguna criatura en aislamiento. Más obvio, los insectos sociales, como las hormigas y las abejas, simplemente mueren si se les separa de su enjambre. Pero en una más amplia escala ello es cierto para todos nosotros. Desde el estafilococo  hasta el Homo sapiens, somos partes minúsculas de un sistema en todo el planeta, estupendamente complejo, de componentes orgánicos e inorgánicos interconectados – la biosfera.  Autorregulándose a través de millares de enlaces de información, uniones interminables de ciclos biológicos, como el carbono,  el nitrógeno y el agua, ¿es esto el verdadero quantum de la vida? Algunos partidarios de la controversial teoría Gaia así lo piensan. La biosfera completa es la forma de vida primaria, el producto colectivo de un huésped de cosas menores. Quizá Cèzanne transmitió esto mejor con su representación de una manzana como parte fruta y parte la Tierra. De cualquier modo, es un pensamiento sensato el que nosotros que habitualmente pensamos de nosotros mismos como entes libres y auto suficientes podemos ser más como células dentro de un súper organismo planetario gigante.

 

No todos los teóricos Gaia van tan lejos como para decir que la Tierra es un individuo viviente. En cualquier caso, lo que importa desde el punto de vista de la astrobiología es que las biosferas ofrecen otra oportunidad para detectar vida. Al igual que el ambiente dentro de un organismo esta fuera de equilibrio con sus alrededores, así se espera que las biosferas se muestren por su marcada apariencia “poco natural”. El creador de la teoría Gaia, el químico británico James Lovelock, escribió acerca de la atmósfera de la Tierra:

 

Casi todo acerca de su composición parece violar las leyes de la química... El aire que respiramos... sólo puede ser un artefacto mantenido en un estado estable lejos de un equilibrio químico por procesos biológicos.

 

En otras palabras, también, la vida puede haber alterado las condiciones en una amplia escala planetaria. De manera que una estrategia clave en la astrobiología podrá ser el buscar cualquier tipo de constituyentes en una atmósfera que se encuentre fuera de balance normal – una sospechosa mezcla inestable que sólo podrían mantener los metabolismos de la vida.

 

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La interpretación Gaia más radical de todo un planeta como una sola forma de vida, lo hace a uno pensar en lo inusual que la vida puede ser en otras partes. Al paso de los años, los científicos y los escritores de ciencia ficción han soñado con una extraordinaria casa de fieras cósmicas. En The Black Cloud el cosmólogo Fred Hoyle imaginó a una nube interestelar, inteligente y con autopropulsión que llega al sistema solar y causa una devastación al bloquear la luz del Sol. Su “cerebro,” una compleja red de moléculas espaciadas ampliamente, puede expandirse y reconfigurarse a voluntad, dándole a la criatura poderes mentales estupendos. El ingeniero aeroespacial Robert Forward, basándose en una idea del pionero del SETI, Frank Drake, escribió acerca de los diminutos y altamente densos habitantes de una estrella de neutrones. Sus “cheelans,” constituidos de material nuclear, vivían su vida un millón de veces más rápido que los seres humanos, veían hasta más lejos del ultravioleta y se comunicaban frotando la corteza de su inusual casa estelar con su abdomen.

 

¿Podrían realmente existir semejantes criaturas tan exóticas? Como Fred Hoyle escribió en el preámbulo de The Black Cloud, “hay muy poco aquí que no pudiese realmente llegar a suceder.” La vida en otras partes podría ser tan extraña que si basamos demasiado rígidamente nuestras esperanzas en parámetros terrestres, podríamos llegar a tener dificultades para reconocerla. Los astrobiólogos están muy concientes de que no tienen aún que poner limitaciones en los límites exteriores de vida. Al tener un sólo punto de referencia desde el cual trabajar, están obligados a tener una mente abierta. Quizá existan comunidades de estrellas habitables, conjuntos interestelares enormes y poderosos, con formas de vida basadas en energía y otras cosas exóticas que harían que el universo de Star Trek se ruborizase. Pero mientras que dichas especulaciones son divertidas y son el tema de muchas pláticas informales entre científicos, no es un punto central dentro de los círculos profesionales. La pregunta dominante es, hacia donde debe dirigirse  la búsqueda de vida extraterrestre aquí y ahora. Y la respuesta es evidente desde todos los programas astrobiológicos, en proceso o planeados, en los cuales, se han hecho grandes inversiones de fondos y de otros recursos. Es evidente en el trazado del “Plano” diseñado por el Instituto de Astrobiología  para ayudar a guiar las actividades de la NASA en este campo. Es evidente en la arrolladora cantidad de programas publicados sobre el tema de vida extraterrestre en las principales revistas científicas y en los procesos de conferencias relevantes, tales como la primera conferencia anual de ciencia sobre astrobiología llevada a cabo en el Centro de Investigación Ames en Abril del 2000.  Más explicativamente, es evidente con ver el diseño e implementación de instrumentos de costos multimillonarios que se han construido, o están siendo construidos, para examinar la presencia de actividad biológica en otros mundos. El enfoque adoptado por la comunidad científica es muy simple, directa y práctica: buscar el tipo de vida que conocemos, permitiendo posibles adaptaciones a diferentes medios ambientes.

 

El tipo de vida que conocemos está, primero y lo que es más importante, basado en carbono. “No hay otro elemento que se le acerque para la formación de estructuras de tan diversas uniones,” explica Jeff Bada. El análogo más cercano al carbono es el silicio y no han dejado de tenerse ciertas especulaciones acerca de la posibilidad de vida basada en el silicio durante los últimos cien años más o menos. En 1893, el químico James Emerson Reynolds utilizó su discurso inaugural a la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia, para apuntar que la estabilidad al calor de los compuestos basados en silicio podría permitir que existiese vida a muy altas temperaturas. Partiendo de esta idea, H. G. Wells escribió en un artículo publicado al año siguiente:

 

Uno se queda asombrado hacia las fantásticas imaginaciones de tal sugerencia: visiones de organismos de sílicoaluminio -- ¿por qué no directamente hombres de sílicoaluminio? – vagando a través de una atmósfera de azufre gaseoso...

 

Treinta años más tarde, J. B. S. Haldane propuso que la vida podría encontrarse muy profunda en un planeta constituido parcialmente de silicatos fundidos.

 

A primera vista, el silicio no parece ser una alternativa prometedora contra el carbono. Al igual que el carbono, también es común en el universo, y mucha de su química básica es muy similar. Así como el carbono se combina con cuatro átomos de hidrógeno para formar metano, el silicio da silano; los silicatos son análogos de los carbonatos; ambos elementos forman largas cadenas en las cuales pueden alternar con oxígeno; y así con más. Pero en un examen más cercano, las credenciales biológicas del silicio se vuelven menos convincentes. El mayor problema parece ser la extrema facilidad con la que el silicio se combina con el oxígeno.  Dondequiera que los astrónomos hayan mirado – en meteoritos, en cometas, en el medio interestelar, en las capas externas de estrellas frías – han encontrado moléculas de silicio oxidado (dióxido de silicio y silicatos) pero ninguna evidencia de substancias que pudieran servir para ser los bloques constructores de una bioquímica del silicio. Los análogos de hidrocarburos de silicio – largas cadenas de compuestos de hidrógeno-silicio – no se han encontrada en ninguna parte. Y existe un problema adicional con el dióxido de silicio. Cuando el carbono se oxida durante la respiración, se convierte en el gas bióxido de carbono – un material de desecho que es fácil de liberar para una criatura. Pero el bióxido de silicio se convierte en un sólido – una rejilla cristalina – en el mismo instante en que se forma. Para ponerlo entendible, esto presenta un reto respiratorio.

 

Esta dificultad no le ocasionó impedimento alguno a Stanley Weisbaum en su relato de ciencia ficción A Martian Odyssey.  Observando el inusual comportamiento de una de sus indigentes formas de vida, un científico en la novela dice:

 

Esos ladrillos eran su material de desecho... Nosotros somos carbono, y nuestro material de desecho es bióxido de carbono, y esta cosa es silicón, y su material de desecho es dióxido de silicio – sílice. Pero el sílice es sólido, por lo tanto los ladrillos. Y se construye a sí mismo, y cuando está cubierto, se mueve a un lugar nuevo para volver a empezar.

 

La puerta puede aún estar entreabierta a la posibilidad de una biología basada en silicio – y para otras nuevas biologías para tal efecto. Pero el hecho que prevalece es, que el carbono realmente no tiene un rival serio en las mentes de la mayoría de los investigadores que están activamente involucrados en la búsqueda de vida extraterrestre. El mayor punto de debate es qué tanto los detalles de la vida basada en la química del carbono variarán de un mundo al otro. Por ejemplo, ¿Todas las cosas vivientes, utilizan el ADN como su material genético? El biólogo de Harvard, laureado con el premio Nóbel, George Wald no tiene dudas. El dijo: “Yo les digo a mis alumnos, aprendan su bioquímica aquí y ustedes serán capaces de aprobar sus exámenes en Arcturus.” Harold Morowitz, un biólogo en la Universidad George Mason cerca de Washington, D. C., anota el hecho de que “sólo hay cuatro clases diferentes de compuestos de un solo carbono.” Esto limita drásticamente el número de formas de construir y de descomponer grandes moléculas. Otros, como Christopher Chyba del Instituto SETI, exhortan a ser precavidos en llegar a demasiadas conclusiones acerca de una biología muy reducida en otras partes. Nuevamente, es el problema de un solo punto de información.

 

Detalles aparte, los astrobiólogos están de acuerdo que la mayoría de los lugares prometedores donde buscar vida, serán aquéllos donde las moléculas basadas en carbono, hayan tenido una oportunidad de acumularse y de ser concentradas. Se han señalado otros dos ingredientes, más o menos unánimemente, como prerrequisitos biológicos clave: la disponibilidad de agua líquida y una fuente de energía adecuada que pueda utilizarse para el metabolismo de las cosas vivientes. Sorprendentemente, todas estas necesidades – materia orgánica, agua, y fuentes metabólicas y de energía utilizables – están comenzando a ser muy comunes en el universo. Pero ya sea que la vida demuestre ser abundante o no, más allá de la Tierra, depende crucialmente, también, de un número de otros factores. Muy importantemente existe la pregunta de abiogénesis. ¿Qué tan fácilmente, dados los ingredientes correctos, surge la vida?