Los campos de los estudios de planetas extrasolares y la astrobiología han recorrido un largo camino en los últimos años. Hasta la fecha, los astrónomos han confirmado la existencia de 4935 exoplanetas en 3.706 sistemas estelares, con otros 8.709 candidatos a la espera de confirmación. Con tantos planetas que estudiar, instrumentos de próxima generación y análisis de datos mejorados, el enfoque es la transición del descubrimiento a la caracterización. Con el Telescopio Espacial James Webb ahora desplegado, ¡estos campos están a punto de avanzar mucho más!
En particular, los científicos anticipan que la caracterización de las atmósferas planetarias puede conducir al descubrimiento de «biofirmas», signos que asociamos con la vida y los procesos biológicos. El reto será cómo reconocer las firmas que no se ajusten a la «vida tal y como la conocemos». En un estudio reciente, investigadores de la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio (SESE) de la Universidad Estatal de Arizona (ASU) investigan posibles herramientas para buscar vida «como no la conocemos».
Por el bien de su estudio, el equipo examinó los diversos procesos que asociamos con la vida aquí en la Tierra e intentó identificar los patrones universales que no parecen depender de moléculas específicas. En la Tierra, la vida emerge de la interacción de cientos de compuestos químicos y reacciones, algunos de los cuales son compartidos por todos los organismos. Esta «bioquímica universal» caracteriza toda la vida en la Tierra, pero plantea problemas con respecto a la astrobiología (el estudio de la vida más allá de la Tierra).
En otros entornos planetarios, la aparición y evolución de la vida puede reducirse a diferentes elementos químicos por completo. En lugar de carbono, el componente básico de la vida podría ser el silicio o el germanio. En lugar de agua, los organismos podrían metabolizar disolventes como el metano o el amoníaco. Sin embargo, ciertos procesos biológicos asociados con la vida podrían compartirse entre la vida en la Tierra y en otras partes del Universo.
En otras palabras, los futuros estudios astrobiológicos podrían encontrar evidencia de la vida más allá de la Tierra centrándose en lo que hace en lugar de en lo que es. Como dijo la coautora Sara Imari Walker, profesora asociada de SESE y la Escuela de Sistemas Adaptativos Complejos de la ASU y directora adjunta del Beyond Center de ASU, en un comunicado de ASU News:
“Queremos tener nuevas herramientas para identificar e incluso predecir las características de la vida, ya que no la conocemos. Para ello, nuestro objetivo es identificar las leyes universales que deben aplicarse a cualquier sistema bioquímico. Esto incluye el desarrollo de la teoría cuantitativa para los orígenes de la vida, y el uso de la teoría y la estadística para guiar nuestra búsqueda de vida en otros planetas».
“No somos solo las moléculas que forman parte de nuestros cuerpos; nosotros, como seres vivos, somos una propiedad emergente de las interacciones de las muchas moléculas de las que estamos hechos. Lo que nuestro trabajo está haciendo es desarrollar formas de convertir esa visión filosófica en hipótesis científicas comprobables».
Dylan Gagler, graduado de la ASU y actual analista de bioinformática en el Langone Medical Center de la Universidad de Nueva York (NYU), fue el autor principal del estudio. Junto con sus colegas, Walker y Gagler decidieron centrarse en las enzimas, los motores funcionales de la bioquímica. Utilizando la base de datos de genomas microbianos y microbiomas integrados (IMGM) (mantenida por los EE. UU. El Departamento de Energía (DOE) y el Instituto Conjunto del Genoma), investigaron la composición enzimática de las bacterias, las arqueas y la eukaria.
Mientras que los primeros son organismos unicelulares (procariotas) que se encuentran en todas partes de la Tierra, eukarya son células que tienen un núcleo encerrado dentro de una envoltura nuclear, que incluye de todo, desde protistas y hongos hasta plantas y animales. A través de este enfoque, el equipo examinó la mayor parte de la bioquímica de la Tierra e identificó patrones estadísticos en la función bioquímica de las enzimas compartidas a través de estas muchas formas de vida.
Al hacerlo, verificaron que los patrones estadísticos se originaron a partir de principios funcionales que no se pueden explicar por el conjunto común de funciones enzimáticas utilizadas por toda la vida conocida e identificaron relaciones de escala asociadas con tipos generales de funciones. Como dijo el coautor Hyunju Kim, profesor asistente de investigación de SESE y del Centro Beyond de la ASU:
«Hicimos identificado este nuevo tipo de universalidad bioquímica a partir de los patrones estadísticos a gran escala de la bioquímica y descubrimos que son más generalizables a formas de vida desconocidas en comparación con la tradicional descrita por las moléculas y reacciones específicas que son comunes a toda la vida en la Tierra. Este descubrimiento nos permite desarrollar una nueva teoría para las reglas generales de la vida, que puede guiarnos en la búsqueda de nuevos ejemplos de vida».
El equipo dirigido por la ASU forma parte del programa de Consorcios Interdisciplinarios para la Investigación Astrobiológica (ICAR), financiado a través del Programa de Astrobiología de la NASA. Este programa, inaugurado el año pasado, seleccionó a ocho equipos de investigación interdisciplinarios para investigar temas que van desde los orígenes cósmicos y la formación de sistemas planetarios hasta los orígenes y la evolución de la vida y la búsqueda de vida más allá de la Tierra. El equipo dirigido por la ASU se centra en la «bioquímica de los sistemas planetarios», de la que Walker es el investigador principal (PI).
Además de los investigadores de SESE, el equipo incluyó miembros del Instituto Santa Fe (SFI) en Nuevo México, el Oberlin College, el Centro de Conceptos Fundamentales en Ciencia de la ASU, el Centro de Sistemas Complejos Biosociales de la ASU-SFI y el Instituto Espacial de Mármol Azul para la Ciencia (BMSIS). El documento que describe sus hallazgos apareció recientemente en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias.
Lecturas adicionales: ASU News, PNAS
Foto de portada: NASA/JPL-Caltech
Copyright (c)2022 Universe Today. Reimpreso con el permiso de universetoday.com
Visitas: 0
Karla Isela Lara Flores