En 1960, se montó la primera encuesta dedicada a la Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre (SETI) en el Observatorio Green Bank en Virginia Occidental. Este fue el Proyecto Ozma, que fue una creación del famoso astrónomo y pionero de SETI Frank Drake (por quien se nombra la Ecuación de Drake). Desde entonces, los esfuerzos colectivos para encontrar evidencia de vida más allá de la Tierra se han unido para crear un nuevo campo de estudio conocido como astrobiología .
La búsqueda de vida extraterrestre ha sido objeto de renovado interés gracias a los miles de exoplanetas que se han descubierto en los últimos años. Desafortunadamente, nuestros esfuerzos aún se ven fuertemente restringidos por nuestro limitado marco de referencia. Sin embargo, una nueva herramienta desarrollada por un equipo de investigadores de la Universidad de Glasgow y la Universidad Estatal de Arizona (ASU) podría señalar el camino hacia la vida en todas sus formas.
El estudio que describe sus hallazgos, que se publicó recientemente en la revista Nature Communications , fue realizado por el profesor Leroy Cronin y su equipo de la Facultad de Química de la Universidad de Glasgow, Reino Unido. A ellos se unieron miembros del Beyond Center for Concepts in Fundamental Science en la Universidad Estatal de Arizona (ASU) y el Laboratorio Analítico de Astrobiología en el Goddard Space Flight Center de la NASA.
Espacio químico, visualizado. Crédito: Naomi Johnson, Lee Cronin / ASU
Un concepto fundamental de esta nueva herramienta es un concepto conocido como teoría de ensamblajes, que fue desarrollado por el profesor Leroy Cronin, profesor de Química Regius, y sus colegas de la Escuela de Química de Glasgow, con la ayuda de científicos de la ASU. Esta teoría describe cómo los sistemas vivos se pueden distinguir de los no vivos identificando moléculas complejas que se producen en abundancia (y no pueden formarse al azar).
Aplicada a las moléculas, la teoría de ensamblajes identifica las moléculas como biofirmas basándose en lo que hace la vida, no en lo que es. Como explicó Cronin en un comunicado de prensa de ASU:
“Nuestro sistema es la primera hipótesis falsable para la detección de vida y se basa en la idea de que solo los sistemas vivos pueden producir moléculas complejas que no podrían formarse aleatoriamente en abundancia, y esto nos permite eludir el problema de definir la vida”.
El siguiente paso fue encontrar una forma de cuantificar esta complejidad, lo que el equipo hizo mediante el desarrollo de un algoritmo que asignaría una puntuación a una molécula determinada. Esto es lo que se conoce como un número de «ensamblaje molecular» (MA), que se basa en el número de enlaces necesarios para formar la molécula. Naturalmente, las moléculas biogénicas grandes tendrían un MA más alto que las más pequeñas o las moléculas que no son biogénicas (grandes o pequeñas).
Para probar su método, el equipo utilizó su algoritmo para asignar números de MA a una base de datos que contiene alrededor de 2,5 millones de moléculas. Luego utilizaron un sujeto de muestra de aproximadamente 100 moléculas pequeñas y pequeños fragmentos de proteínas (péptidos) para verificar la correlación esperada entre el número MA y el número de péptidos que generaría una molécula una vez expuesta a un espectrómetro de masas, que rompe las muestras en pedazos y analiza el número de piezas únicas.
La impresión de este artista muestra la vista desde el planeta en el sistema TOI-178 que se encuentra orbitando más lejos de la estrella. Crédito: ESO / L. Calçada / spaceengine.org
En colaboración con la NASA, el equipo también examinó muestras de todo el mundo y algunas muestras extraterrestres. Estos incluyeron un fragmento del meteorito Murchison, un meteorito de condrita carbonosa rico en moléculas orgánicas que aterrizó en Australia en 1969 (aunque la muestra en sí no era de origen biológico). También examinaron muestras de sedimentos lacustres que contienen fósiles de las eras del Holoceno (hace 30.000 años) y el Mioceno medio (hace 14 millones de años).
A partir de esto, el equipo pudo demostrar que la vida es el único proceso que puede producir moléculas con altos números de MA. Además, encontraron que existe un umbral de MA que, una vez cruzado, indica que la vida es necesaria para producir la molécula en cuestión. Dijo la coautora Sara Imari Walker de la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio en ASU:
“El método permite identificar la vida sin necesidad de ningún conocimiento previo de su bioquímica. Por lo tanto, puede usarse para buscar vida extraterrestre en futuras misiones de la NASA, y está informando un enfoque experimental y teórico completamente nuevo para finalmente revelar la naturaleza de lo que es la vida en el universo y cómo puede emerger de sustancias químicas sin vida «
“Los sistemas vivos y no vivos se distinguen por el grado en que pueden ensamblar estructuras moleculares altamente complejas de manera confiable y en abundancias detectables”, agregó Doug Moore , investigador asociado postdoctoral en el Beyond Center de ASU y coautor de el estudio. “Nos propusimos demostrar que este es el caso y proponemos una firma biológica que sea bioquímicamente agnóstica y prácticamente útil”.
Impresión artística de una libélula en la superficie de Titán. Créditos: NASA / Johns Hopkins APL
Esto convierte al algoritmo en la primera herramienta de medición de la complejidad que es verificable experimentalmente, lo que hace que el algoritmo sea especialmente útil en la búsqueda de vida extraterrestre. En pocas palabras, podría probarse y validarse en un laboratorio utilizando instrumentos destinados a ser incorporados en misiones futuras. Al desarrollar un enfoque que no puede producir falsos positivos, los astrobiólogos tendrán una oportunidad real de realizar el descubrimiento más profundo en la historia de nuestra especie.
Además de la investigación astrobiológica, esta herramienta también podría ayudar en el estudio de cómo comenzó la vida aquí en la Tierra. El marco teórico de esta herramienta es una de las primeras técnicas que pueden cuantificar cómo los sistemas químicos procesan la información (un aspecto fundamental de la vida). Dijo el coautor Cole Mathis , un alumno de ASU que actualmente es investigador postdoctoral en la Universidad de Glasgow:
“Creemos que esto permitirá un enfoque completamente nuevo para comprender el origen de los sistemas vivos en la Tierra, otros mundos y, con suerte, para identificar sistemas vivos de novo en experimentos de laboratorio. Desde una perspectiva realmente práctica, si podemos entender cómo los sistemas vivos son capaces de autoorganizarse y producir moléculas complejas, podemos utilizar esos conocimientos para diseñar y fabricar nuevos fármacos y nuevos materiales «.
Varias misiones están destinadas al Sistema Solar exterior en los próximos años para buscar vida dentro de «Ocean Worlds». Utilizando espectrómetros equipados con el algoritmo numérico MA, las misiones destinadas a Europa, Encelado y Titán podrían examinar la atmósfera, las superficies, la actividad de la pluma y los lagos de metano en busca de signos de moléculas que solo ocurren en presencia de vida.
