Curiositat per l'exobiologia

Rementeria Argote, Nagore

Elhuyar Zientziaren Komunikazioa

Enrere queden les històries dels homenets verds. La recerca de la vida fora de la Terra, en un univers ampli, no és ciència-ficció, sinó que engloba diferents camps de la ciència, i es diu exobiologia. Analitzen com va sorgir la vida en la Terra per a facilitar la cerca en altres planetes. La pregunta que hi ha darrere de tot això és de fa temps: hi ha vida fora de la Terra?
Curiositat per l'exobiologia
01/12/2006 | Rementeria Argote, Nagore | Elhuyar Zientzia Komunikazioa

(Foto: AQUESTA)
L'exobiologia és una ciència per a uns, per a uns altres és una branca de la biologia. És difícil arribar a un acord, però dues dades són suficients per a dir què és l'exobiologia: conjumina moltes àrees de coneixement i tots treballen per darrere de la resposta a una pregunta -Hi ha vida fora de la Terra?-, en les seves respectives àrees.

La pregunta no és la tos de mitjanit de la cabra. La resposta, per descomptat, no la saben, i està per veure si ho sabran mai. Però l'esforç val la pena, la cerca de la resposta és tan enriquidora.

Per a començar, hauran de saber on i què buscar exactament per a trobar la vida. Investiguen, entre altres coses, com va sorgir la vida en la Terra. I és que hi ha un únic model de cerca de vida fora de la Terra: Terrestre. Per això, és imprescindible conèixer les condicions en les quals la vida va sorgir en la Terra (suposant que va ser així) per a buscar planetes amb condicions similars.

La veritat és que pot ser un tipus de vida molt diferent en l'univers ampli. Però el més senzill és trobar una vida similar a la que coneixem: basada en el carboni, en estreta relació amb l'aigua, amb alguna molècula d'emmagatzematge d'informació... En definitiva, un sistema similar al de la cèl·lula.

Atès que la vida en la Terra està composta per molècules basades en el carboni, creuen que la vida fora d'ella tindrà la mateixa base.
D'arxiu

En el límit de la vida

Busquen el primer sistema viu, a la frontera entre la vida i l'inanimat. I els investigadors adopten diferents camins per a arribar a aquesta frontera. Des del punt de vista biològic, per exemple, des dels éssers vius actuals cap al temps, un dels objectius és analitzar l'evolució dels gens i conèixer el genoma dels primers. Des del punt de vista químic fan el camí contrari, és a dir, parteixen dels inanimats per a arribar als primers éssers vius. I combinant biologia i química estudien la celularidad, buscant el primer sistema que compleixi amb la definició de vida.

Una de les hipòtesis és que aquest sistema era una única molècula, és a dir, que abans de la cèl·lula existia un sistema viu. Per a això, aquesta molècula va haver de complir dos requisits: emmagatzemar informació (codi genètic) i ser capaç de duplicar-se. En l'actualitat aquest treball el realitzen dos tipus de molècules: ADN i proteïnes enzimàtiques. Alguns creuen que abans de crear l'ADN, l'ARN compliria totes dues funcions. Aquesta hipòtesi és coneguda com el món del RNA.

Un dels defensors de la hipòtesi del món del RNA és Sydney Altman, premi Nobel de 1989. Va descobrir un fort argument a favor del món de l'ARN: Un catalitzador d'RNA (que també ha trobat més). Per tant, l'ARN, a més d'emmagatzemar informació, podia ser possible fer treballs enzimàtics i duplicar-se.

Un dels debats exobiológicos és si la vida va sorgir en la Terra o si, per contra, va venir d'un altre lloc, com un meteorit.
ANDANA
Un dels seguidors de les idees d'Altman és l'investigador David Bartel, qui assegura que "mai podrem demostrar que va ser el món de l'ARN perquè no podem retrocedir en el temps, però podem analitzar les característiques bàsiques de l'ARN i veure si aquestes característiques coincideixen o no amb la visió del món de l'ARN".

No obstant això, la tendència principal és pensar que el primer sistema viu va ser una cèl·lula. Algunes hipòtesis consideren fonamental que el primer sistema viu estigui separat del mitjà, separat per una membrana. La membrana és crítica per a qualsevol sistema viu, ja que controla les entrades i sortides d'energia, per la qual cosa estudien les molècules que la formen i els seus precursors.

Doncs què investigar

Altres punts de partida per a la recerca. Una de les característiques de la vida és que algunes molècules, com els aminoàcids, són un determinat isòmer (encara que en la naturalesa tots dos isòmers estiguin en la mateixa quantitat), per la qual cosa algunes recerques es dirigeixen a la diferència entre isòmers. La proporció d'isòtops és també especial en els éssers vius, per la qual cosa uns altres també actuen darrere d'aquests isòtops.

La vida va aparèixer al poc temps de tenir les condicions adequades per a crear vida en la Terra, després els éssers vius es van diversificar enormement. I l'evolució continua.
NASA-ARC

Una altra qüestió fonamental és quan i com va sorgir la vida. Com deia Altman, no podem retrocedir en el temps, però els astrònoms i geòlegs intenten acostar-se a aquesta època amb les petjades que tenen en l'actualitat. Estudien la gènesi de la Terra i de tot el sistema solar, així com quan i en quines condicions va néixer la vida. D'aquesta forma es podrien buscar altres planetes que compleixin aquestes condicions.

És cert que la Terra també viu en condicions molt dures: els extremófilos són un exemple d'això: bacteris que mengen ferro, que viuen en mitjans molt àcids com a Riu Tinton o en sals... No obstant això, els experts no creuen que la vida va sorgir de manera espontània en un entorn com aquest, sinó que va sorgir en condicions suaus i alguns éssers vius van evolucionar per a adaptar-se a condicions més dures.

No obstant això, en l'exobiologia també s'investiguen els extremófilos, però no perquè donen la clau sobre l'origen de la vida, sinó perquè poden donar alguna pista sobre on trobar vida fora de la Terra.

En els geisers de Yellowston (els EUA) hi ha condicions extremes, però hi ha éssers vius.
(Foto: ANDANA)
El que és clar és que per a crear vida es necessita un entorn adequat. Analitzant les microfósiles, es calcula que la vida en la Terra es va produir fa uns quatre mil milions d'anys (els fòssils més antics són fa tres mil cinc-cents milions d'anys). Pel que sembla, fins fa quatre mil cinc-cents milions d'anys, la Terra estava plena de meteorits, per la qual cosa no era un lloc propici per a crear vida ni per a sobreviure. A continuació, va arribar una època més tranquil·la, amb unes condicions ideals per a la vida, i aviat van sorgir els primers sistemes vius.

Hipòtesi hipòtesi hipòtesi hipòtesi

No obstant això, hi ha qui pensa que la vida no va sorgir en la Terra, sinó que va venir d'un altre lloc (portat per un meteorit). Es tracta d'una hipòtesi anomenada exogenia --més coneguda com panspermia, però més limitada que aquesta -. La vida va aparèixer en algun lloc de l'univers, després va arribar a la Terra, i com aquí tenia les condicions adequades, la va multiplicar i va evolucionar.

Simulant les possibles condicions espacials, a través de diferents experiments, han descobert que algunes molècules bàsiques per a la vida poden ser generades espontàniament. L'experiment més clàssic sobre la gènesi de la vida és el de Miller (1953), que va provocar descàrregues elèctriques a una mescla de metà, amoni, vapor d'aigua i hidrogen, donant lloc a diversos aminoàcids (algunes de les molècules bàsiques de la vida). Per aquest camí s'han dut a terme altres experiments per a l'obtenció de molècules orgàniques complexes a partir de compostos habituals en l'espai o en altres planetes, com la radiació ultraviolada, que és molt abundant en l'espai.

Encara tenen esperança de trobar rastres de vida en Mart, actuals o antics.
NASA-JPC

Un altre dels arguments utilitzats pels partidaris de la hipòtesi d'exogenia és el meteorit ALH84001. Va ser descobert a l'Antàrtida en 1984 i, segons alguns exobiólogos de la NASA, els nòduls que conté el meteorit són molt similars als produïts pels bacteris. Per tant, és possible que aquestes estructures hagin estat creades per algun ésser viu, però de moment no el saben.

El meteorit té uns quatre mil cinc-cents anys i procedeix de Mart. De fet, dins de la hipòtesi d'exogenia, hi ha qui pensa que la vida va sorgir en Mart. Els marcians, més adequats que les condicions de la Terra, es van crear en aquella època. I diuen que la vida va néixer en Mart i després va arribar a la Terra. Per això s'han fet esforços a trobar pistes de vida en Mart i es continuaran fent.

A més de Mart, la vida podria estar present en altres planetes i satèl·lits (o podria ser, els temps i el temps també han de tenir-se en compte i en l'exobiologia). Al costat de Mart, el podi està compost per dos satèl·lits: Europa de Júpiter i Titanes de Saturn. Això en el nostre sistema solar, però en general es mira als planetes llunyans. En l'última dècada s'han trobat infinitat d'exoplanetes, per això creuen que el nostre sistema solar és bastant normal en l'univers i que pot haver-hi molts més planetes com la Terra.

Per aquest camí, investiguen l'habitabilitat dels planetes: si un planeta compleix o ha complert mai les condicions per a desenvolupar la seva vida. Cal tenir en compte que a l'hora d'investigar els planetes llunyans, tenen una gran limitació tecnològica. I, per això, determinen la grandària d'un planeta, l'atmosfera, la distància al Sol, etc., a la qual ha d'ajustar-se per a poder trobar la vida en les millors condicions. Així, hi ha uns 50 planetes que poden tenir vida i de tant en tant són notícies d'aquest tipus.

Meteorit trobat a l'Antàrtida (a l'esquerra) amb restes d'algun presumpte ésser viu (a la dreta vist al microscopi).
(Foto: NASA-JPC)

Joc de probabilitats

Però a mesura que s'avança la tecnologia, el nombre de planetes que poden tenir vida canvia. La probabilitat que en l'Univers hi hagi altres vides diferents a la de la Terra es mesura matemàticament, però lògicament és necessari utilitzar les dades que proporciona la tecnologia per a utilitzar eines matemàtiques. I segueixen sense conèixer aquesta probabilitat. Per exemple, el resultat de l'equació de Drake no es pot determinar.

L'astrofísic Frank Drake va proposar una equació per a calcular el nombre de civilitzacions tecnològiques possibles en l'univers. Aquesta quantitat depèn de set factors: El nombre d'estrelles que es creguin anualment en la Via Làctia, el percentatge d'estrelles que envolten els planetes, l'òrbita adequada a la vida d'un quants d'aquests planetes, entre ells el nombre de vegades que s'ha produït la vida, el nombre de vegades que s'ha desenvolupat la vida intel·ligent en els quals s'ha produït la vida i quants d'ells han desenvolupat la tecnologia (i les ganes de comunicar). A més d'aquests sis, existeix un factor corrector que té en compte el temps: la durada d'aquesta civilització intel·ligent i tecnològica.

En la imatge central es troba el nostre sistema solar, i en tots dos es veu com la distància entre un planeta i l'estrella --en funció de la grandària de l'estrella- canvia perquè el planeta sigui habitable.
AQUESTA

Com es veu, tots aquests factors varien amb els descobriments. I aquesta equació no té resultat. Això sí, sembla que els factors astronòmics donen una imatge molt més optimista que la que aporta la biologia, per la qual cosa la biologia és la major limitació per a desenvolupar una vida intel·ligent.

No obstant això, malgrat les incerteses existents, hi ha un gran projecte en marxa des de fa temps en la cerca de civilitzacions tecnològiques: SETI. Com va dir el seu director Jill Tarter en l'Assemblea General d'Astrònoms 2006: "encara que hi hagi moltes civilitzacions, no és d'estranyar que encara no s'hagi detectat cap". De fet, exploren el cel a la recerca de radiofreqüències, dirigides a cada moment a un punt concret, i en cadascun d'aquests punts treballen amb nou dimensions: les tres corresponents a l'espai, el temps, la freqüència, la sensibilitat...

Jill Tarter és director de SETI. Es va basar en aquesta dona per a donar forma al protagonista de la novel·la Carl Sagan Contact.
Institut SETI
No serà fàcil encertar de ple. Segons la paradoxa de Fermi, com en la Terra hi ha vida, en qualsevol altre racó de l'univers la vida serà un esdeveniment normal i una vida intel·ligent. I si la vida intel·ligent és normal, llavors les seves petjades haurien de ser visibles. És per això que SETI espera que apareguin aquestes pistes.

No obstant això, més d'un es preguntarà per què no s'han posat en contacte si hi ha vida intel·ligent. Els experts aborden la pregunta amb bon humor i més d'un ha respost en bromes, com Stephen Hawking: "Veient la humanitat, com volen tenir relació amb nosaltres?"

Com es veu, en l'exobiologia no mancada humor. I com està ple de suposicions i hipòtesis, i no obtenen resultats clars, també hi ha qui pensa que la ciència real no és. En aquest camp el límit del coneixement el marca la tecnologia, la imaginació no té límits.

Sobre una reflexió intensa
No es pot negar, el tema té un costat filosòfic. En conseqüència, els filòsofs també tenen alguna cosa a dir en aquest tema, i tampoc és d'estranyar que els científics descobreixin la filosofia. Des de la base, l'exobiologia busca vida fora de la Terra. Però què és la vida?
No hi ha cap problema en la vida quotidiana per a distingir el visc de l'inanimat. Però els exobiólogos treballen a la frontera entre tots dos i necessiten una definició precisa de la vida. No obstant això, no existeix una definició universal. La definició inclou conceptes com a metabolisme, creixement, reproducció... En la NASA, per exemple, utilitzen la següent definició de treball: "la vida és un sistema químic que suporta i manté una evolució vorágica".
Felix Olasagasti: "No és possible saber exactament com va néixer la vida"
Aquest jove lasartearra treballa en el camp de l'exobiologia en la Universitat de Califòrnia. I ens ha ensenyat una altra visió de la recerca.
S'utilitzen dos termes: exobiologia i astrobiologia. Són equivalents?
De fet sí. No obstant això, no existeix una definició precisa per a diferenciar-los. Jo crec que la decisió d'utilitzar l'una o l'altra té una raó comercial. L'astrobiologia és un concepte creat per la gent de la NASA que pot tenir més en compte l'origen de la vida en la Terra que l'exobiologia, però no necessàriament. Per part seva, l'AQUESTA utilitza més el terme exobiologia.
Hi ha moltes preguntes per a respondre, per exemple, com va sorgir la vida?
No és possible saber exactament com va ser l'origen de la vida en la Terra, perquè la pròpia vida ha perdut les seves petjades, però és possible dir "així podria ser". Podem acostar-nos al moment en què va aparèixer el primer genoma, ja que existeix un registre posterior. Però la història anterior està perduda i llavors partim de plantejaments químics.
(Foto: N. Ferreria)
Aquí hi ha un salt: de la biologia a baix arribem fins a un punt i de la química a un altre, però queda un buit. No sabem tot el que està des de la primera cèl·lula fins al primer genoma.
Vols arribar a aquesta primera cèl·lula en la teva recerca?
És un dels propòsits de la recerca. Des del meu punt de vista no hi ha vida sense cèl·lules. A la vista de les lleis de la química, es podria fer un acostament a aquesta cèl·lula a través d'un sistema.
En la meva tesi he estudiat el model matemàtic d'un sistema que es manté. He plantejat un sistema de reacció abstracte, amb els components que requereix un sistema de manteniment. La membrana, per exemple, és crítica en un ésser viu i per a mantenir-se necessita una xarxa de reacció, per a mantenir-la es necessita una font d'energia i superar altres problemes. Per exemple, en una membrana les substàncies provoquen una pressió osmòtica pel fet que la concentració interna és major que l'externa, i si és molt gran la cèl·lula podria explotar. La cèl·lula ha de solucionar-ho.
Tenint en compte aquests conceptes, he plantejat els elements mínims que necessita el sistema i una xarxa de reacció, en abstracte, he determinat les equacions matemàtiques i he estudiat si és cinèticament estable.
(Foto: D'arxiu)
Per tant, no tens en compte de què està feta la vida?
Encara que la vida està lligada a la matèria, més que això és un procés. Aquest sistema que permet aquest procés és el que dóna vida. Observi's que en la definició que utilitzen en la NASA no s'esmenta cap matèria (sistema químic amb evolució darwinista).
Creus que trobaran vida fora de la Terra?
Jo tinc l'esperança de trobar vida.
I la vida intel·ligent?
Pot ser que hi hagi vida intel·ligent, però la probabilitat és molt de menor. En qualsevol cas, no és alguna cosa que em preocupi especialment.
Rementeria Argote, Nagore
Serveis
226
2006
Descripció
030
Biologia; Astronomia; Astrofísica; Bioquímica; Química
Article
Serveis
Babesleak
Eusko Jaurlaritzako Industria, Merkataritza eta Turismo Saila