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Seres del espacio

Bacterias superresistentes podrían vivir fuera de la Tierra

NASAEn la historia de ciencia ficción Pictures don’t lie, de 1951, de Katherine MacLean, una nave alienígena entra en contacto con la Tierra y pide permiso para aterrizar. Pero cuando los visitantes descienden, nadie los ve, ni tampoco ellos avistan al comité de recepción. A decir verdad, tanto los terráqueos como los extraterrestres estaban buscando en la escala equivocada: los visitantes eran microscópicos. Un grupo de investigadores brasileños ha descubierto que esa idea se acerca más a la realidad de lo que parece. Han demostrado que bacterias superresistentes sobrevivirían durante viajes por el espacio sujetas a minúsculos fragmentos de polvo.

Esta conclusión es pionera en la astrobiología, el área de la ciencia que durante las últimas décadas se ha abocado a buscar indicios de vida fuera de la Tierra, otros mundos habitables y a entender las condiciones esenciales para el surgimiento de la vida. Uno de los proyectos más conocidos de la astrobiología, el Seti, siglas en inglés de Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre, festeja este año su cincuentenario. La diferencia es que las nuevas tecnologías permiten ahora extender las fronteras del conocimiento. En Brasil los estudios en el área ganarán nuevos bríos durante los próximos meses, con la entrada en actividad del primer laboratorio nacional de astrobiología. En fase de instalación en la localidad Valinhos, interior de São Paulo, este nuevo centro será coordinado por Eduardo Janot-Pacheco y estará vinculado al Instituto Astronómico y Geofísico de la Universidad de São Paulo (IAG-USP).

El astrónomo Douglas Galante, el investigador del IAG que comanda la instalación del laboratorio, ha venido demostrando de qué manera la vida puede resistir incluso a los fenómenos cósmicos más extremos, tales como explosiones de supernovas y los rayos gama. Su trabajo, junto con los experimentos del biólogo Ivan Paulino Lima durante su doctorado en la Universidad Federal de Río de Janeiro (UFRJ), se aúna a la idea de que los seres vivos pueden viajar por el espacio. Ambos estudiaron la bacteria Deinococcus radiodurans, que se destaca por resistir a dosis altísimas de radiación. Esa especie fue descubierta en los años 1950, en el contexto de la industria norteamericana de carne enlatada.

Los alimentos eran tratados con radiación para eliminar la contaminación con bacterias, pero parecía imposible terminar con ellas: la Deinococcus radiodurans resistía a la esterilización. “Si se nos expone a rayos gama con una intensidad de cuatro Grays, morimos en un mes”, evalúa la biofísica Claudia Lage, de la UFRJ, directora de tesis de Paulino Lima en el doctorado, “Pero la Deinococcus radiodurans sigue multiplicándose aun después de ser bombardeada con 15.000 Grays”. A decir verdad, el material genético de la bacteria es pulverizado, pero bastan tres horas sin exceso de radiación para que el ADN se recomponga perfectamente y vuelva a la actividad. Como el fénix de la leyenda, que renace de las cenizas.

La resistencia a los altos niveles de radiación, y también al vacío, a la disecación y a la temperatura, es lo que hace que esta bacteria sea ideal para verificar la posibilidad de que los seres vivos hagan viajes interplanetarios sin para ello requerir la protección de una nave espacial. Hasta ahora, estudios internacionales -realizados incluso por la agencia espacial norteamericana (la Nasa)- habían probado la posibilidad de la vida en el espacio con bacterias que se protegen formando un caparazón, como si fuesen momias (forman quistes). La diferencia es que la Deinococcus entra en letargo, pero no forma esos quistes, y en los últimos años, Paulino Lima ha venido sometiendo a esa bacteria a los haces de luz que simulan la radiación existente en los rayos solares en el espacio, sin la protección de una atmósfera.

Buena parte del trabajo está haciéndose en el Laboratorio Nacional de Luz Síncrotrón (LNLS) en Campinas, interior de São Paulo. En el marco de la investigación se ha demostrado, de acuerdo con resultados publicados en agosto en Planetary and Space Science, que basta que cuente con la protección de un grano de polvo y la bacteria sobrevive en las condiciones del espacio.

El polvo es más importante de lo que parece. Pasa incólume por barreras físicas serias para cuerpos mayores. Cuando un meteorito grande penetra en la atmósfera, por ejemplo, el rozamiento es tan intenso que calienta la roca a temperaturas que muchas veces la pulverizan y son letales para cualquier bacteria. Ese problema no existe con el polvo, cuyo tamaño microscópico le permite entrar en la atmósfera casi sin rozamiento. Y es abundante, en parte debido a los cometas que cruzan el espacio con su cabellera luminosa. La cola de un cometa surge cuando se aproxima al Sol, a decir verdad es su superficie soplada por los vientos solares. Cuando se va hacia los confines del Universo, el cometa deja atrás ese polvo y se torna ligeramente menor, al perder la capa externa. Una capa valiosa para la vida: los cometas están repletos de aminoácidos, las moléculas orgánicas que componen las proteínas.

La teoría en la práctica
“Alrededor de 10 mil toneladas de granos de cometas caen en la Tierra anualmente”, afirma Claudia. Y los granos que llegan no son, para ella, los únicos indicios de que la Tierra está lejos de ser un ambiente cerrado sobre sí mismo, en donde nada llega y de donde nada sale. Vientos y tifones dejan en suspensión partículas del suelo en lo alto de la atmósfera, periódicamente barrida por vientos solares que cargan ese polvo y lo llevan hacia otras zonas del espacio. “Estamos contaminando el Universo”, comenta.

En un período de investigación en el sincrotrón Diamond, en Inglaterra, Paulino Lima demostró también que sus bacterias favoritas resisten a una explosión simulada de supernova, un fenómeno estelar que libera altas cantidades de rayos X. Ese estudio cobró aún más fuerza con el encuentro poco común entre la astrobiología experimental y la teórica. En la misma época, Douglas Galante se encontraba inmerso en cálculos y simulaciones teóricas para descubrir de qué manera la vida reacciona a las dosis extremas de rayos cósmicos presentes en el espacio y en planetas jóvenes, para entender el origen de la vida y la evolución de la biodiversidad. De manera independientemente del grupo carioca, Galante había optado por usar en sus simulaciones un organismo duro de matar: la Deinococcus radiodurans. En el Diamond, los dos jóvenes investigadores trabajaron juntos y demostraron que los datos teóricos y experimentales se encajaban a la perfección.

“Descubrí que no es posible acabar con toda la vida de un planeta”, comenta Galante, quien además de las supernovas, hizo simulaciones teóricas de explosiones de rayos gama, los eventos de más alta energía desde el Big Bang. “La energía liberada en esos eventos es inmensa, como si toda la masa del Sol se convirtiese en energía en el lapso de 10 segundos”. Según él, una explosión de rayos gama es suficiente como para esterilizar todo el lado expuesto de planetas ubicados hasta una distancia equivalente al diámetro de nuestra galaxia: 30 mil pársecs o 99 mil años luz. Pero siempre restará vida protegida dentro del agua, debajo del suelo o sencillamente en el lado de los cuerpos celestes que no se ve afectada por los rayos gama.

EDUARDO CESARDe cualquier modo, estos eventos espaciales tienen efectos duraderos. En artículos recientes publicados en Astrophysics and Space Science y en International Journal of Astrobiology, Galante demostró que las explosiones de rayos gama alteran la química de la atmósfera y destruyen la capa de ozono, exponiendo al planeta más aún a los rayos ultravioleta durante varios años, lo que ocasiona daños a los seres vivos. Las simulaciones demuestran qué sucedería al eliminarse casi toda la vida en la Tierra, sobrando solamente alrededor del 1% de los organismos, y por eso tiene importancia para otras áreas de la ciencia. “Los eventos de extinción son esenciales para el surgimiento de nuevas especies”, recuerda el astrónomo, especulando que quizás estos acontecimientos sean necesarios para generar diversidad. “La astrobiología estudia el origen, la evolución y el destino de la vida.”

En colaboración con la pareja de la UFRJ, pretende seguir bombardeando con radiación bacterias afectas a las condiciones extremas, en experimentos que replican situaciones espaciales. Una de esas bacterias fue descubierta este año por el grupo de la microbióloga argentina María Eugenia Farías en un lago ubicado en el cráter de un volcán andino y será sometida a pruebas en conjunto con el equipo brasileño. Son bacterias que sobreviven en condiciones extremas diversas, incluso en una salinidad altísima. Esto puede ser importante para simular la posibilidad de vida en Marte, un ambiente extremadamente salino.

Buena parte del trabajo debe hacerse en el laboratorio de Valinhos, en donde  ya existe un observatorio didáctico del IAG. En alrededor de seis meses, según Galante, entrará en acción una cámara de simulación más sofisticada que la del LNLS, capaz de someter a las bacterias a un conjunto completo de parámetros controlados, tales como temperatura, radiación y presión, además de simular una atmósfera protectora.

Alienígenas bacterianos
Para Claudia y Paulino Lima, los resultados dan asidero a la idea de la panspermia, una hipótesis que considera que la vida puede estar diseminada en el Universo. Cuando la Tierra surgió, hace 4.500 millones de años, el Universo ya tenía 10 mil millones de años. Cuando este planeta aún era muy joven en la escala de tiempo geológica, hace 3.800 millones de años, ya había vida microscópica por aquí, probablemente capaz de emplear la luz solar por medio de la clorofila y producir oxígeno. Esto es lo que revela la composición de rocas halladas en Groenlandia por investigadores de Inglaterra, Estados Unidos y Australia. Claudia ve estos indicios como señales de que la vida puede haber venido de otro lugar. Pero esta visión está lejos de consensual. Galante es cauteloso. “Existen microorganismos que serían capaces de soportar las condiciones de un viaje espacial, pero no se sabe si eso realmente ocurre.”

Bastante más consensual es la visión que indica que, aun cuando la vida en sí no haya venido del espacio, moléculas prebióticas -los pequeños ladrillos elementales para la construcción del material genético- ya estaban por acá inmediatamente después de que la Tierra se formó, y pueden haber venido del espacio. Muchos expertos creen que las condiciones terrestres en aquella época eran ideales como para permitir reacciones químicas y el surgimiento de la vida, quizás a partir de moléculas prebióticas que vinieron subidas a la cola de un cometa. El físico nuclear Enio da Silveira, de la Pontificia Universidad Católica de Río de Janeiro (PUC-Rio), procura entender la formación de esas sustancias químicas. “Estudiamos moléculas inorgánicas que están en los cometas, en todos lados, y ya estaban en el sistema solar hace 4 mil millones de años”, comenta. Son moléculas como la del agua, la del metano, la del monóxido de carbono, la del dióxido de carbono y la del amoníaco en estado sólido, cuyo grupo irradia con iones emitidos por una fuente radiactiva, el californio, que simulan un rayo cósmico sin la protección de una atmósfera.

Este tipo de radiación es suficiente como para producir una gran variedad de moléculas, que Silveira identifica y cuantifica con la ayuda de técnicas especializadas tales como la espectrometría de masa y la de infrarrojo, capaces de medir la vibración característica de las moléculas. Cuanto más tiempo mantiene el bombardeo, más moléculas ve surgir. Los elementos más importantes son el carbono, el nitrógeno, el oxígeno y el hidrógeno, que juntos responden por alrededor del 90% de la composición de las moléculas orgánicas. Al mismo tiempo que analiza de qué modo responden a la radiación estos elementos, construye un banco de datos que les servirá como referencia a los astrónomos, a los efectos de evaluar la edad de un sistema, como puede ser un planeta o un asteroide, por ejemplo, de acuerdo con artículos recientes publicados en las revistas Surface Science y Astronomy and Astrophysics.

El investigador de la PUC ha percibido que el monóxido de carbono es importante para la formación de moléculas orgánicas. “Es una fuente más generosa de átomos de carbono, que logra construir los esqueletos de grandes moléculas orgánicas”. Como los cometas tienen abundante monóxido de carbono y agua -de la cual dependen todas las reacciones bioquímicas-, los resultados indican que el surgimiento de vida elemental en condiciones diferentes que las que caracterizan al único planeta en el cual ya se ha hallado vida es probable.

¿Qué sucede cuando estas moléculas prebióticas caen o son producidas en la Tierra? Con esta pregunta en mente, el químico Dimas Zaia, de la Universidad Estadual de Londrina, estado de Paraná, mezcla moléculas que pueden haber existido luego de la formación de este planeta, tales como el aminoácido cisteína, con arcilla. Él ha revelado este año en la revista Amino Acids que la arcilla es un vehículo de formación de moléculas biológicas. “La cisteína reacciona con compuestos de hierro y por eso tiene una afinidad muy fuerte con la arcilla”, comenta. Tanto en ambiente ácido, con pH 3, como alcalino, con pH 8, característicos de los volcanes submarinos, según demostró con la ayuda de análisis tales como la espectrometría de infrarrojo, el Mössbauer, el EPR y los rayos X, las moléculas de cisteína reaccionan con el sustrato y dan origen la cistina, una molécula más compleja.

Hogares extraterrestres
Hallar organismos vivos en el espacio es una tarea ardua, y no solamente por ser microscópicos. Una nave espacial en pleno vuelo va a una velocidad tan alta que un receptáculo recolector causaría un rozamiento tan fuerte que carbonizaría la muestra, matando y pulverizando cualquier bacteria interplanetaria. La Nasa ha mandado sondas robotizadas para investigar la superficie de Marte, por ejemplo, pero aún no ha encontrado vida. Para que esta búsqueda sea posible, los estudios terráqueos informan a los investigadores acerca de los indicios de vida esperados fuera de la Tierra, las llamadas biofirmas, además de apuntar en donde buscarlos.

El planeta anunciado al final de septiembre por astrónomos estadounidenses es un postulante. “Es la primera vez que se encuentra un planeta rocoso como la Tierra en medio de una zona habitable de su estrella”, comenta Galante. Pero todavía no se sabe si tiene atmósfera, agua y estabilidad suficiente como para generar vida. Y no tiene día ni noche: un lado es siempre oscuro y el otro siempre claro. Para Galante, esto puede ser un problema, sobre todo para el surgimiento de la vida compleja.

NASAUno de los exploradores de zonas habitables es el astrónomo Gustavo Porto de Mello, de la UFRJ. Al analizar datos de la zona más conocida del sistema solar, hasta a 10 parsecs del Sol o 33 años luz, halló 13 estrellas que pueden albergar planetas habitables con base en criterios que incluyen la composición, la edad y el tamaño y la radiación que reciben, según describió en 2006 en Astrobiology. En estudios internacionales recientes se han empleado  técnicas menos precisas para buscar zonas habitables, e indican un área más amplia. Con todo, los resultados coinciden con la propuesta del brasileño con respecto a las estrellas más prometedoras. Hasta ahora no se han detectado planetas, pero el investigador sostiene que es necesario usarlas como blanco principal.

La búsqueda de planetas habitables que hayan sufrido impactos de cometas suficientes como para suministrar agua, pero ya estables, también ocupa a la astrónoma Jane Greaves, de la Universidad de St. Andrews, Escocia, que estuvo en Brasil con motivo del simposio Frontiers of Science, realizado en el interior de São Paulo con apoyo de la FAPESP (lea el artículo). “La dificultad para hallar planetas en zonas habitables consiste en tener certeza de lo que es una bioseñal”, explica. “El metano puede salir de los volcanes; el oxígeno y el ozono pueden provenir de moléculas de agua que se evaporan en los océanos y se rompen por radiación. Se requiere de mucho trabajo teó¬rico y experimental, pero las perspectivas para las próximas dos décadas son muy halagüeñas”. Jane ha detectado un blanco prometedor a 59 años luz, pero cree que debe haber otro a unos 33 años luz, de acuerdo con un artículo publicado este año en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Es un horizonte lejano. Para rastrillar esas zonas de la galaxia, habrá que usar telescopios de interferometría, que aún están en proyecto y sólo estarán disponibles dentro de 10 años más o menos. En el espacio, estos instrumentos serán capaces de cancelar la luminosidad emitida por las estrellas y detectar planetas. Posteriormente, análisis con infrarrojo permitirían, a distancia, medir las longitudes de onda emitidas por esos planetas en busca de señales de agua líquida y de otros indicios de vida.

La presencia de agua líquida en la superficie es el paradigma principal en la búsqueda de la vida -además de permitir la formación de moléculas con carbono, puede detectarse de lejos-, pero existen otras posibilidades. Marte, por ejemplo, no tiene agua líquida a la vista, pero quizá la tenga debajo de la superficie. La Nasa pretende mandar en 2015 un robot capaz de perforar algunos metros y llegar al subsuelo marciano.  Otra posibilidad es Europa, una luna de Júpiter que está fuera de la zona considerada habitable, pero parece que tiene agua debajo de una capa de hielo. “Hay que volver a Marte e ir a Europa”, afirma Porto de Mello, quien recuerda que la Nasa aprobó una misión robotizada a Europa.

El astrónomo de la UFRJ es optimista y no se sorprendería en caso de que se encuentre vida en Europa o en Marte. “Será vida microbiana. Tendrían que ocurrir muchas cosas para que surgiese vida compleja”, relativiza. Aquéllos que esperan por hombrecitos verdes o fieras pegajosas llenas de dientes y tentáculos, o aguardan una inteligencia superior como la del ET de Steven Spielberg, puede que se vean frustrados. Alienígenas invisibles a simple vista, como se los imaginó Katherine Mac-Lean hace 60 años, bastarían para ser la delicia de los expertos.

Artículos científicos
MARTIN, O. et al. Effects of gamma ray bursts in Earth’s biosphere. Astrophysics and Space Science. v. 326, p. 61-7. 2010.
PAULINO-LIMA, I. G. et al. Laboratory simulation of interplanetary ultraviolet radiation (broad spectrum) and its effects on Deinococcus radiodurans. Planetary and Space Science. v. 58, p. 1.180-87. 2010.
PILLING, S. et al. Radiolysis of ammonia-containing ices by energetic, heavy, and highly charged ions inside dense astrophysical environments. Astronomy and Astrophysics. v. 509. 2010.
PORTO DE MELLO, G. et al. Astrobiologically interesting stars within 10 parsecs of the Sun. Astrobiology. v. 6, n. 2, p. 308-31. 2006.

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