30- ¿Origen extraterrestre de la vida?

30- ¿ORIGEN EXTRATERRESTRE DE LA VIDA?

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"Cualquier día pueden morir mil teorías sin que nadie resulte perjudicado"

Karl R. Popper

                   Las notorias carencias de todas las teorías terrestres sobre el origen de la vida, llevaron a muchos científicos a recurrir al espacio exterior como inspiración para elaborar otras, de cierto contenido alternativo. Así, hicieron, por ejemplo, el científico Fred Hoyle y un antiguo alumno suyo, el astrónomo N. Chandra Wickramasinghe, de Sri Lanka, al promocionar la idea de un origen exterior de la "semilla de la vida". A ambos les pareció que la síntesis podía llegar a ser un fenómeno generalizado en el espacio, sobre todo después de haber realizado el descubrimiento ellos mismos de que las observaciones infrarrojas de muchas nubes de polvo y gases interestelares calientes, asociados al nacimiento de estrellas, revelan la presencia de combinaciones de polisacáridos -entre los que destaca la celulosa-, a los que se unen algunas clases de hidrocarburos.

                   Pero no fueron los únicos que pensaron en esa posibilidad. El director del programa de exobiología de la NASA, John D. Rummell, teniendo como base la aparente rapidez con la que la vida surgió en la Tierra y la abundancia de moléculas orgánicas en el espacio, sugirió que la vida pudo originarse en cualquier parte del universo. Es por eso que los estudios de las características de los gases interestelares son muy sugerentes en determinados aspectos, y hay una permanente línea de investigación trabajando en ese sentido.

                   El campo de exploración preferido por todos los investigadores, es todo aquel que contenga gas enrarecido en el espacio interestelar. Este gas que hay diseminado e interpuesto entre las estrellas y nosotros es detectable en los espectros estelares por medio de unas rayas de absorción muy finas, que aparecen sobre el espectro continuo de estrellas. Estas rayas se distinguen bien de las rayas estelares propiamente dichas, que son notoriamente más anchas. Surgen del nivel más bajo de energía, de los diferentes átomos o moléculas interestelares, provocadas por un fenómeno conocido como resonancia, el cual se pone de manifiesto en radioastronomía, en longitudes de onda corta (microondas). Estas longitudes de onda son justamente en las que las moléculas complejas producen o absorben radiación electromagnética.

                   La materia interestelar está agrupada en grandes nubes relativamente frías (a unos cien grados Kelvin) con una densidad oscilante entre diez y cien átomos por centímetro cúbico, inmersas en un medio muy tenue (0,15 átomos por centímetro cúbico) y mucho más caliente, el cual, por otra parte, está parcialmente ionizado.

                   Hasta ahora, la búsqueda de los rudimentos de la vida en otros lugares del sistema solar se ha limitado a abordar el problema desde el punto de vista químico y, de hecho, la teoría explicativa de la formación de moléculas suficientemente complejas en el espacio fue propuesta por el químico Kemplerer en 1970. Un punto de vista invariado, es el de que por experiencia sabemos, que cualquier organismo existente en la Tierra consta de agua líquida y moléculas orgánicas. De esa circunstancia se deriva que las estrategias de exploración se centren en el rastreo de agua líquida y compuestos carbonados. Si bien es verdad que ese proceder pasaría por alto formas de vida ignoradas por nosotros, aparte de que no significa que nos vuelvan incapaces de detectarlas, tampoco denota una autolimitación tan grave en la exploración del posible espectro vital a precisar o delimitar. Debe tenerse en cuenta que ningún elemento químico se acerca siquiera al carbono en la capacidad que posee éste para formar compuestos variados y complejos. Tampoco es despreciable, ni mucho menos, la excelencia del agua líquida, como disolvente estable de las moléculas orgánicas. La abundancia de éstas en el universo es sorprendentemente alta y por todas partes hay rastros de su existencia. En las nubes de polvo de la galaxia, en los meteoritos, en los cometas y hasta en muchos mundos muy alejados del sistema solar su presencia es continua. A bajas temperaturas, ciertas clases de moléculas requieren muy poca energía de activación para desarrollar reacciones químicas. Pero como nuestros laboratorios se encuentran a la temperatura ambiente terrestre, cuanto sabemos de esas moléculas debe ser tomado con ciertas reservas.

                   Buscando las analogías del medio interestelar con el recreado en nuestros mencionados laboratorios terrestres, se observan variadas reacciones catalíticas similares. En los primeros y balbuceantes pasos radioastronómicos dados, ya se descubrió por Edward Purcell, en 1951, el hidrógeno neutro, cosa esperada, pues es el elemento más abundante del universo, y como se reveló claramente, también constituye parte esencial del medio interestelar. Pero las investigaciones, como es lógico, fueron progresando más y más. Como las circunstancias eran tan variadas, hubo que utilizar como criterio selectivo de investigación, la abundancia y distribución de los elementos observados en la Tierra. En ese sentido, Townes, premio Nobel de física, sugirió una lista de elementos a rastrear para su posible detección. Eran por el orden siguiente: OH,  NH₃,

H₂O, CO, HCN y H. En el año 1962 y tras laboriosas pesquisas, fue localizado el radical OH por Weinreb y Barret. Esta molécula, para frecuencias cercanas a 1.650 Mhz., presenta cuatro rayas, que los descubridores observaron en absorción, frente al continuo de varias fuentes de radio intensas. Presenta la característica de que no está en equilibrio termodinámico, lo que no es el caso del átomo de hidrógeno. Por su poca importancia cuantitativa, los investigadores permanecieron escépticos, pues no creyeron que ese primero y relativo éxito significara que desde ese momento se podrían localizar moléculas más complicadas.

                   Sin embargo, para sorpresa de todos, en el año 1968, C. H. Townes y sus colaboradores de la universidad de Berkeley descubrieron el amoníaco, aproximadamente en el centro de la galaxia, en una frecuencia de ventitrés mil setecientos Mhz. Sólo unos meses más tarde, y por el mismo equipo, se descubrió vapor de agua con el mismo receptor espectral, a ventidós mil Mhz. Todos esos compuestos, con ser muy importantes, no revestían la capital importancia que supuso en su momento la detección de formaldehídos H₂CO localizado en 1969 en toda nuestra galaxia. El formaldehído, descubrimiento clave de esta febril búsqueda, es un componente muy común en otras moléculas orgánicas mayores, como los azucares, básicos para la vida.

                   Después del revuelo levantado por la primera observación del amoníaco interestelar en 1968, se descubrieron una gran cantidad de moléculas interestelares nuevas, principalmente con el radiotelescopio de Kitt  Peak (Arizona). Tan rutinario era el efectuar nuevos hallazgos que ya casi no llamaban la atención. En 1980 ya se habían localizado más de noventa moléculas distintas, entre ellas el CO, la molécula interestelar más difundida en el espacio, después del H₂ (hidrogeno molecular). Muchas de esas moléculas, llamadas radicales libres, son inestables en el laboratorio, aunque sobreviven mucho tiempo en el espacio, debido a la baja densidad de las nubes interestelares. Por ejemplo, el OH sólo perdura durante 0,0001 segundos después de su formación en el laboratorio, y pasa a combinarse con otras moléculas OH o con átomos H formando una molécula estable de agua.

                   Otras moléculas son tan inestables que son prácticamente inobservables en el laboratorio, mientras que pueden ser muy abundantes en el medio interestelar. Como hemos dicho antes, la molécula CO (descubierta por los radioastrónomos de Bell Telephone) es sin duda, la más abundante componente del material interestelar después del hidrógeno molecular, y se encuentra con preferencia en las zonas densas donde existe en grandes cantidades. En esas regiones densas del centro de las nubes interestelares las moléculas de CO están al abrigo de las fuertes radiaciones, que podrían llegar a disociarlas apenas se hubieran formado. El CO puede originarse probablemente sobre granos de carbón u hollín, pero su formación es compleja si se trata de forzar su realización directa (C más O), a pesar de tener la reacción un marcado carácter exotérmico. El medio interestelar es notoriamente complicado, y los modelos establecidos para el caso también lo son.

                   El hecho constatable es que la química orgánica se ha propagado masivamente por el Sistema Solar.  Si miramos más allá de éste, investigando en el gas y el polvo que pueblan el espacio interestelar, volvemos a encontrarnos con pruebas de la extensión por todas partes de la química orgánica. Examinando las microondas emitidas y absorbidas por las moléculas a frecuencias características, se han identificado en el espacio, desperdigados, una serie de compuestos orgánicos sencillos: hidrocarburos, alcoholes, aminas y nitrilos, algunos de los cuales poseen largas cadenas de carbonos. Aprovechando fuentes de infrarrojos lejanas, pueden determinarse qué longitudes de onda son absorbidas por los granos interpuestos y deducir, por ende, su composición. Esa circunstancia nos permite asegurar que las longitudes de onda infrarrojas ausentes, han sido absorbidas por compuestos policíclicos aromáticos, es decir, hidrocarburos complejos parecidos a los que puedan hallarse en alquitranes de carbón. Se pueden observar tres bandas de absorción diferenciadas en la parte del espectro infrarrojo próximo a las 3,4 micras. La misma pauta se puede observar en los espectros de los cometas, así como en la materia orgánica de origen meteorítico y en la materia resultante de la irradiación de los hidrocarburos congelados.

                   Esas huellas características del infrarrojo están probablemente originadas por grupos concatenados de hidrógeno y carbono (CH₃y CH₂) y son de una concordancia espectral óptima con la materia orgánica de origen meteorítico. Los aspectos concordantes en el infrarrojo de asteroides, cometas y nubes interestelares, casi con seguridad suponen una prueba clara de que los cometas y los asteroides, contienen materia orgánica, originada en granos de polvo interestelar antes de su agrupamiento en el Sistema Solar. El problema es que también se pueden interpretar al revés, es decir, que parte de la materia orgánica que se formó en la nebulosa solar primitiva se acumuló en cometas y asteroides, mientras que otra parte significativa fue eyectada por el Sol al espacio circundante interestelar. Sea como fuere podría justificarse la existencia de materia orgánica distribuida por todas las nubes de polvo y gas interestelares de la galaxia. 

                   Las condiciones precisas para el desarrollo de una química prebiológica, podrían darse en los restos de materiales o polvo caliente tras la explosión de estrellas de reciente creación. En ese caso, la abundancia de materia orgánica en el exterior del Sistema Solar y en los cometas provenientes de más allá del último planeta conocido y en el gas y los granos interestelares inducen fuertemente a pensar que la materia orgánica que tiene relación con el origen de la vida, está muy difundida por toda la extensión de la Vía Láctea. Si progresamos más en nuestros conocimientos acerca de cómo pueden formarse dichas moléculas complejas podríamos trazar un esquema significativo al respecto.

                   Una secuencia formativa verosímil podría ser la que describimos a continuación. A unas temperaturas de mil doscientos grados Kelvin el carbono y el oxígeno se unirían, pero no bajo la formula CO sino de C5 O con una disposición anular, llamada anillo de pirano, que tiene la propiedad de poderse unir fácilmente a otros anillos moleculares de la misma composición, formando cadenas piránicas  que constituyen la estructura básica de los polisacáridos. Se han localizado, además, complicadas moléculas capaces de originar aminoácidos antecesores de las proteínas. Así, podemos reseñar la metilamina, capaz de reaccionar con el ácido fórmico, dando como resultado la glicina. La cianamida es también un producto importante que reacciona con el agua obteniéndose urea, que fue la primera clase de moléculas orgánicas sintetizada en 1828 por el químico alemán Friedrich Wöhler.

                   En ese marco de acción, determinados cuerpos estelares llamados cometas estarían llamados a desempeñar un importante papel. Estos cuerpos pertenecientes a nuestro sistema (pues el Sol gobierna la órbita de los mismos) describen en parte de sus trayectorias, unas órbitas tan excéntricas, tan elípticas, que emplean varios miles de años para recorrer una sola. Cuando alcanzan el punto más (externo) alejado de su órbita, algunos de ellos se encuentran a dos o tres años luz del Sol, que como sabemos, es el punto central de nuestro sistema. Quiere decirse, que tan enormes distancias suponen en algunos casos, la entrada por parte de estos objetos estelares en las zonas limítrofes de otros sistemas solares vecinos, y la toma de contacto directo con los puntos más externos de las órbitas descritas por algunos cometas pertenecientes a esos otros sistemas solares.

                   Es muy posible que cuando los cometas invaden el área delimitada por sistemas solares contiguos, se produzca un trasiego o intercambio continuo de materia en los límites invadidos y difusos de dichos sistemas. Cuando después esos cometas llegan a sectores de sus órbitas próximos al centro, caen siempre de nuevo bajo la influencia de los cuerpos celestes de mayor poder de atracción gravitatoria, concentrados preferentemente en esa región del Sol, aunque también de los planetas cuya fuerza de atracción perturbadora posibilite su acercamiento, forzando su estallido o desintegración, que indefectiblemente ocurrirá antes o después, según sea su masa. Consiguientemente, la materia fragmentada de la cabeza de un cometa en muchos pedazos aerolíticos, terminará cayendo en algún o algunos lugares de la superficie terrestre.

                   Se calcula que unos cien mil millones de cuerpos celestes de esta clase rodean el Sistema Solar, por lo que en sus visitas ocasionales procedentes de lejanas partes del espacio, tal vez algunos de ellos trajeron los gérmenes que dieron lugar a la vida. La mayoría de los cometas son de un tamaño insignificante, pero eso no tiene excesiva importancia. Lo que les caracteriza con especial singularidad es que contienen materiales más o menos en el mismo estado en que se encuentran las moléculas en las nubes interestelares. Los cometas y los meteoritos que llegan a la Tierra suelen entrar en ignición al friccionarse con la alta atmósfera, pero algunas partículas más ligeras pueden descender incólumes, menos velozmente hasta el suelo. Debido a que continuamente recibimos bombardeos desde el espacio de material cósmico, es muy posible que algunos componentes químicos presentes en él, nos alcancen esporádicamente. Por ejemplo, el contenido de aminoácidos en un meteorito viene a ser de unos veinte por millón, proporción ciertamente pequeña, pero aún así bastante significativa. Son muy representativas a ese respecto, ciertas clases de meteoritos llamados condritas carbonáceas, que representan aproximadamente el cinco por cien de los meteoritos que alcanzan la superficie terrestre. Además, las condritas contienen también hidrocarburos, compuestos grasos y alcoholes, que podrían, a lo mejor, haber participado activamente en la formación de las membranas que protegieron la integridad de las células primitivas. Las observaciones del cometa Halley, en su último paso cerca de la Tierra, permiten pensar que tienen un contenido en compuestos orgánicos incluso mayores que las condritas carbonáceas. Según Kevin J. Zahanle y David Grínspoon, científicos de la NASA, los aminoácidos pueden provenir en muchos casos de uno o más cometas que no se estrellaron precisamente sobre la Tierra, sino que pasaron cerca de ella, dejando una estela de polvo y restos orgánicos. De esa manera, los cometas pudieron rociar nuestro planeta de compuestos orgánicos, en la fase inicial de su historia. 

                   Apoyándose en esos datos, Hoyle y Wickramasinghe van aún más lejos en sus conjeturas, suponiendo que la forma más primitiva de vida, podría haberse originado en el seno de un cometa, en el que los granos de polvo de carbono quizá lograsen de algún modo que las moléculas fueran sometidas a un tipo de adsorción, constituyendo así compuestos complejos. Subsistiría el problema del ambiente adverso en las nubes cometarias, en el que el agua no podría actuar como disolvente, al estar helada, a menos... que hubiera algo que la calentase. Intentando obviar este inconveniente, y dado que el Sistema Solar, tuvo su origen, probablemente, en la explosión de una supernova, siendo los cometas materia residual del colapso explosivo original, Irvine y su equipo de la universidad de Massachussets, en 1980, sugirieron la posibilidad de que los cometas contengan elementos radiactivos procedentes de la supernova originaria, en especial el aluminio-26, de vida media setecientos mil años. Así se podría formar el ambiente propicio caldeándose el corazón de los núcleos cometarios y fundiendo el hielo suficiente para proporcionar el medio acuoso capaz de disolver sustancias. Allí las moléculas "replicadoras" estarían al abrigo de peligrosas radiaciones espaciales, al tiempo que podrían abastecerse energéticamente.

                   Incluso algunas sustancias tan conocidas como la clorofila, podrían, según Hoyle y Wickramasinghe, tener su origen fuera del ámbito terrestre. Mientras que la cantidad total de polisacáridos esparcidos por el Sistema Solar procedentes de la nube interestelar de gases y polvo pudo alcanzar gran magnitud, la cantidad que llegó a diseminarse por la Tierra primitiva fue seguramente una pequeña fracción del total, y no perduró demasiado tiempo. Esto produjo una "crisis alimenticia" al agotarse la energía total contenida en dichos polisacáridos y no ser reemplazados por otros. De esa crisis se comenzó a salir en el momento en que la radiación solar reemplazó a los polisacáridos como fuente primordial de energía, aunque hay que precisar que los organismos vivos nunca han sido capaces de utilizar la luz solar de una manera directa. Esto quiere decir, que al reorganizarse la formación de azucares y polisacáridos y posibilitar que la vida continuase sustancialmente como antes, tuvo que haber una absorción de la energía contenida en la radiación solar, por parte de la clorofila, según la siguiente fórmula: clorofila + radiación solar → clorofila activada.  Esta clorofila activada es la encargada de dirigir la asociación del anhídrido carbónico y el agua para formar glucosa. Después de eso, la batería fotoquímica se va descargando progresivamente dejando como productos glucosa, oxígeno y clorofila desactivada.

                   Pero la parte más original de la teoría es que, no sólo los polisacáridos y los azucares pudieron venir del espacio exterior, sino que dadas las propiedades estructurales de la propia clorofila, ella misma tuvo el mismo origen. Esta sustancia a la que la mayoría de los seres vivos deben tanto, esta formada por cuatro anillos heterocíclicos de C₄N unidos entre sí por un átomo de magnesio, y a su vez, asociada a una cadena larga de hidrocarburos dispuestos lateralmente. Es conocido que las porfirinas (de las que constituyen un ejemplo los anillos heterocíclicos de la clorofila, mencionados) son capaces de absorber una gran cantidad de energía luminosa a 4.430 angströms que es la longitud de onda a la que la luz de las estrellas es frecuentemente absorbida al atravesar los gases interestelares. Esto podría significar que los constituyentes básicos de la clorofila, llegaron ya formados a la Tierra, junto con una siembra de azucares. La biología de nuestro planeta, al menos hipotéticamente, no tuvo que inventar necesariamente la clorofila.

                   El razonamiento sería susceptible de extenderse al retinol (vitamina A), otra biomolécula responsable de la visión por su notable cualidad de cambiar estructuralmente al incidir en ella la luz. También pudo ser suministrada por el espacio exterior. La "visión" se produjo en tres momentos distintos del pasado biológico y de forma independiente en los insectos, cefalópodos e invertebrados. En los tres casos se aprovecha la cualidad del retinol para transformar las características de su estructura interna. El repetido uso independiente del retinol en los tres casos, puede significar que hay una superioridad para producir la visión sobre otras moléculas alternativas y que fue posible un suministro de origen externo, o que el retinol fue la molécula más conveniente y disponible de todas las presentes.

                   Lo sofisticado de estos modos de concebir cómo pudo ser el origen de la vida en la Tierra, hace que los científicos se fijen en lo que pudo muy bien tener un origen endógeno (después de todo, aquí no faltaban los materiales) y desechen mayoritariamente las ideas panespérmicas. No obstante, con recurrencia se entabla la polémica a medida que se obtienen más datos de la química del espacio. Pensemos que en 1986 la nave Giotto enviada al espacio por la Agencia Europea del Espacio, atravesó una nube de polvo que envuelve al cometa Halley, y reveló que el núcleo de éste puede estar formado por hasta un venticinco por cien de materia orgánica.

                   Los fragmentos procedentes de asteroides y cometas que llegaron a la atmósfera de la Tierra, portaron consigo abundantes reservas de moléculas orgánicas. Algunas de ellas soportaron el intenso calentamiento de la fricción con la atmósfera y pudieron, consiguientemente, haber efectuado una contribución esencial al comienzo de la vida. Puede que, como dice Kropotkin, la posibilidad de una siembra o lluvia de moléculas complejas orgánicas, desprendida del polvo interestelar, no sea del todo imaginaria. Así, la vida misma no sería la que vino de fuera sino sólo sus materiales precursores.

                   Por otra parte, la idea de que la vida o sus materiales son procedentes del espacio es sugestiva por dos motivos: por la gran abundancia en muchas regiones galácticas de moléculas complejas orgánicas, que adquirirían de esa forma un profundo significado sobre la capacidad de la vida para colonizar el universo, y porque quedaría establecida una estrecha interrelación cósmica entre la vida (nuestra propia vida) tal como la conocemos y sus orígenes extralocales. Sin embargo, no dejaría de haber un factor negativo a considerar. Si el origen de la vida fuera panespérmico, la ausencia de gravedad sería un requisito de importancia capital. Podría suceder que para nosotros el inicio de procesos orgánicos vitales fuera irreproducible en un laboratorio terrestre, no por irrepetible, sino porque las condiciones planetarias de gravedad lo harían inviable. Es sabido que la fabricación de algunas aleaciones metálicas y de diversos fármacos, precisan de condiciones especiales de ingravidez, o, para ser más precisos, de microgravedad. En ocasiones se ha logrado obtener en laboratorios artificiales puestos en órbita, esos productos que en la superficie terrestre, o bien son imperfectos en su acabado y propiedades, o incluso son imposibles de lograr. En este último caso, la ausencia de deposición y agregación por orden de densidades, debido a que no hay decantación de origen gravitatorio en los materiales sería de una importancia determinante. Además, la bajísima densidad de las nubes de gas interestelar posibilita que la química en fase gaseosa desarrollada en ellas, sea esencialmente a base de iones atómicos y moleculares, y que las reacciones entre especies neutras sean muy poco frecuentes, por lo que no nos servirían de ejemplos para compararlos con análogos procesos terrestres.

                   En todo caso, es alentador que diversidad de experimentos, partiendo de supuestos bastante diferentes, permitan obtener buenos resultados de manera casi automática, pero eso no es suficiente. Es de mayor utilidad práctica que las cosas sean consideradas más elementalmente, y para ello debemos remontarnos hasta los mismos orígenes de los gérmenes de la vida.