Análisis de asteroides para comprender el origen de la vida

“Somos polvo de estrellas”. Quizá has escuchado o leído está afirmación que suena muy bonita porque nos hace parte de un todo, de un universo que no hemos terminado de explorar y nos inspira a preguntarnos ¿Cómo es que venimos de las estrellas?, ¿cómo se originó la vida en la Tierra? o ¿Existió o existe vida en otros planetas?

“El material de donde salió el Sol y, evidentemente, todo el sistema solar ya estaba enriquecido químicamente, tenía muchos de los elementos que encontramos en la naturaleza. Nosotros mismos estamos hechos de la evolución de lo que produjo una estrella, por lo que suponemos que hubo, hay o habrá formas de vida en otras partes del universo, y yo creo que es igual a la nuestra, al menos a nivel unicelular, porque de dos células para arriba ya no apuesto nada”, asegura el doctor Roberto Vázquez Meza, investigador del Instituto de Astronomía (IA) de la UNAM en Ensenada.

El también responsable del Laboratorio de Astrobiología del IA explica que hasta donde se ha podido observar -y ha sido muy lejos- las leyes de la física y la química son las mismas. Falta descubrir qué pasa con las leyes de la biología fuera de la Tierra.

Analizar el pasado, con apoyo de la tecnología del presente, puede ayudar a descifrarlo. Se calcula que la edad de la Tierra, desde su formación hasta la época actual, es de unos 4 mil 500 millones de años, aunque pudo ser habitable hasta hace unos 4 mil millones de años, luego de que cesara el intenso bombardeo de meteoritos y cometas de esa era.

Los registros fósiles de microorganismos similares a las bacterias que hoy en día conocemos se han detectado hace unos 3 mil 500 a 3 mil 800 millones de años. Se cree que pudo ser desde antes, pero por la actividad geológica no se ha encontrado rastro de otras formas de vida.

Para contribuir al análisis, se estudian otros cuerpos celestes en el universo que, se calcula, tienen el mismo tiempo de vida que la Tierra; es decir, se formaron de la misma nebulosa que dio origen al sistema solar.

Se han encontrado algunos elementos indispensables para la vida en diversos meteoritas que cayeron en nuestro planeta, pero siempre cabe la duda si los análisis podrían estar sesgados por la posibilidad de que los objetos estén “contaminados” por material biológico de la Tierra debido a su larga estancia en ella.

El interés en estos cuerpos rocosos que orbitan alrededor del Sol, es parte de los objetivos en el campo de la astrobiología que persiguen integrantes de diversas universidades y agencias aeroespaciales de todo el mundo.

La hazaña de estudiar al asteroide Ryugu

Recientemente, el pasado 21 de marzo la Revista Nature, una de las más prestigiosas revistas científicas a nivel mundial, publicó un estudio basado en el análisis de muestras de la superficie e interior del asteroide Ryugu, mismo que se encuentra orbitando entre el Sol y la Tierra, a unos 322 millones de kilómetros de distancia de nuestro planeta.

La misión Hayabusa2 de la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA, por sus siglas en inglés) consistió en lanzar el 3 de diciembre de 2014 a una nave que aterrizó sobre el asteroide Ryugu en junio del 2018, tomó una serie de muestras de la superficie (febrero de 2019) y del interior (julio de 2019).

La nave partió del asteroide en noviembre de 2019 con 5.4 gramos de muestras a la Tierra, mismas que aterrizaron en el desierto al sur de Australia en diciembre del 2020.

Investigadores de la Universidad de Hokkaido en Japón se encargaron del análisis químico que develó la presencia de Uracilo, la letra “U” de las cuatro bases -adenina (A), uracilo (U), citosina (C) o guanina (G)- que conforman al ácido ribonucleico (RNA, ARN), mismo que está presente en todas las células vivas y se considera clave para la formación de la vida.

“El hecho de encontrar al uracilo directamente en el asteroide es sumamente importante porque estamos hablando que desde los orígenes del sistema solar, cuando se estaban formando los planetas, ya había este tipo de moléculas. Fueron por el material, lo encapsularon y lo trajeron a la Tierra para analizar en laboratorio. Eso nunca se había logrado,” destaca el astrónomo Roberto Vázquez.

Este procedimiento asegura que la muestra no se altere en su regreso a la Tierra y pueda ser estudiada en sus condiciones originales.

Detalla que esta hazaña también incluyó traer muestras tanto de la superficie como del interior, pues “bombardearon” el asteroide para hacerle un cráter de unos dos metros de profundidad.

“En el interior se encontró más uracilo que en la superficie, lo cual nos da un gradiente indicativo de la riqueza de material que contiene y lleva en su interior un asteroide antes de impactar en otro ambiente; entonces, yo creo, es el punto clave de esto”.

Estos resultados tienen mucha relevancia en temas relacionados con el origen de la vida y la astrobiología, pues existe un consenso sobre los requerimientos mínimos para determinar qué es una entidad viva, entre ellos se encuentra que tengan una maquinaria genética y actividad catalítica, características con las que cuenta el RNA y, precisamente, el uracilo es exclusivo del RNA.

“A fines de la década de los años 60 se propuso una teoría del origen de la vida que se llama mundo del RNA, en la que se propone que este pudo estar presente en los primeros sistemas vivos, incluso antes que el DNA y las proteínas, de ahí la relevancia del RNA”, precisa el doctor Jorge Armando Cruz Castañeda, investigador del Instituto de Ciencias Nucleares (ICN) de la UNAM.

El doctor Jorge Cruz, encargado de los laboratorios de Química de Plasmas y Estudios Planetarios 1 y 2, ahora Unidad de Laboratorios “Rafael Navarro González”, del ICN, estudia la síntesis y estabilidad de materia orgánica relevante en contextos de evolución química y química prebiótica, haciendo simulaciones de ambientes terrestres y extraterrestres, por lo que el análisis de Ryugu influye en su área de estudio.

“En el artículo, el equipo de investigación nos dio una cátedra de cómo hacer análisis químico cuantitativo con muy poca muestra. En este caso, usaron sólo 10.74 mg -de los 5.4 gramos recolectados-, lo que sería menos de la mitad de un grano de arroz, en los que lograron detectar:

Uracilo. Aminoácidos en mezcla racémica (referente al arreglo espacial llamado quiralidad) que nos indica que fueron sintetizados por procesos no biológicos;

Ácidos carboxílicos que son muy importantes porque pudieron ser membranas usadas como un compartimiento;

Aminas que son relevantes porque son precursores, materia prima para obtener a macromoléculas;

Niacina, conocida como Vitamina B3, con relevancia en los sistemas biológicos actuales.

“En la parte química me gustaría resaltar la importancia de medir en las ciencias exactas, hacer análisis cuantitativo, porque nos da la oportunidad de conocer los componentes químicos y su estabilidad en estos sistemas, lo que nos ayuda a entender los procesos que pudieron suceder en la formación de la vida”.

También refiere que además de analizar al asteroide Ryugu -elegido por su cercanía a nuestro planeta-, los investigadores hicieron un análisis comparativo con la meteorita Orgueil que cayó en Francia en el año 1864. Tomaron la misma cantidad de muestra, analizaron y compararon los resultados, siendo interesante la similitud entre ellos.

Destaca cómo se han perfeccionado las técnicas analíticas para cuantificar la materia orgánica presente en estos cuerpos celestes con muestras mínimas, lo que influye para desarrollar microlaboratorios o laboratorios portátiles que se pueden usar para analizar suelos, cuerpos de agua u otros sitios in situ, con la misma sofisticación que un gran laboratorio de universidad.

¿Por qué hay vida en la Tierra y no en otros lugares?

La doctora Patricia Nuñez Pérez, presidenta de la Sociedad Mexicana de Astrobiología explica que el hecho de encontrar el uracilo, refuerza otra de las teorías de la vida, la de la panspermia.

“En esa teoría se cree que la vida se logró formar con material que vino del exterior, lo que le llaman los bloques de la vida. Pero, no sólo fue eso, aquí en la Tierra primigenia se debieron dar las condiciones favorables para que se diera el proceso evolutivo hacia las primeras protocélulas, o sea, todo en su conjunto, no sólo la llegada de las piezas del material genético del exterior”.

Por su parte, el doctor Jorge Cruz coincide en que no sólo se trata de la llegada de los ingredientes. “No existe ningún experimento en ninguna parte de la Tierra en la que hayan colocado todos los ingredientes y que surja algo vivo; es decir, no sólo es la materia orgánica, también se requiere energía y un conjunto de condiciones fisicoquímicas y un ambiente geológicamente adecuado”.

Explica que la evolución química es un proceso en donde la materia más simple (los ingredientes) va cambiando su ordenamiento para hacer sistemas cada vez más complejos, mismos que requieren una energía adecuada para promover estos procesos y un ambiente adecuado en los que se puedan realizar.

“Para que la vida pudiera emerger, influyeron un conjunto de condiciones físicoquímicas que estuvieron presentes en nuestro planeta, materia orgánica y energía. Además de las interacciones entre las distintas esferas terrestres, la atmósfera, la hidrosfera, la geosfera, hasta la propia magnetosfera”.

El agua es vital

La doctora Patricia Nuñez, bióloga de formación, también integrante Laboratorio de Astrobiología del IA de la UNAM en Ensenada, asegura que lo indispensable es el agua.

“Para que se pueda dar la vida, se necesita que un planeta o satélite tenga agua y que sea líquida, no congelada o en vapor porque hasta el momento no conocemos otra realidad. El agua líquida es fundamental para que los seres vivos realicemos nuestras funciones vitales.

Y por eso es importante que la busquemos y encontremos en otros lugares fuera de la Tierra; si hay agua, hay más probabilidad de que haya seres vivos”.

El doctor Roberto Vázquez, astrónomo, explica que, hasta ahora, se sabe que la Tierra es el único planeta que tiene agua en la superficie, favorecida principalmente por la distancia a la que se encuentra de su estrella, el Sol.

También destaca la importancia de que nuestro planeta es un lugar sólido con una masa que le permite retener gases para formar una atmósfera, tener un ciclo del agua y el efecto invernadero que la mantiene a una temperatura adecuada sin cambios drásticos.

“Podríamos pensar en la Luna como una buena candidata para que haya vida porque tiene una distancia al Sol prácticamente igual a la que tiene la Tierra y es evidente que le han caído meteoritos con los ingredientes de la vida, pero no hay agua en la Luna porque no tiene la masa suficiente para retener atmósfera; aunque lleguen cometas cargados de agua ésta se evapora y se va, entonces no es posible sostener ni un lago en la Luna”.

Resaltó la importancia de los actuales estudios en Marte, que no tiene agua en la superficie, pero tiene una orografía que sugiere que la ha tenido, por lo que se cree se podría encontrar vida fósil.

Hasta ahora, el telescopio James Webb ha permitido estudiar la composición química de las atmósferas de algunos planetas que se encuentran fuera del sistema solar. Se están estudiando otros mundos rocosos con atmósfera y con una distancia adecuada a su estrella, que puede permitir el agua líquida; por lo que los convierte en excelentes candidatos donde se podría encontrar algún tipo de vida.

El doctor Jorge Cruz destaca la importancia de las próximas misiones, además de las de Marte, como la OSIRIS-REx de la NASA que recogió una muestra del asteroide Bennu, similar a la composición y orbita con el asteroide Ryugu. La muestra de Bennu llegará en septiembre de este año.