Astrobiología: La Biotecnología de las Estrellas

Publicado por AsBAn Web en

La Biotecnología es una ciencia con un sinfín de posibilidades. Entre ellas, hoy destacamos cómo esta nos permitirá vivir más allá de nuestro planeta Tierra. Desde permitir el crecimiento de cultivos extraplanetarios hasta descubrir nuevos planetas posiblemente habitables, investigadores e investigadoras de todo el mundo realizan inspiradoras investigaciones en Astrobiología que abren la esperanza a que podamos soñar con que la humanidad transcienda de nuestro planeta natal.  Es más, varias de estas mismas investigaciones que nos permiten conocer cómo desarrollar cultivos en zonas dónde antes era imposible, no sólo pueden aplicarse a cultivos extraplanetarios sino también a cultivar ya en nuestro propio planeta y a adaptarnos al cambio climático. La actividad se desarrollará con un tono inspirador para todos los públicos fomentando la imaginación en un futuro basado en la ciencia de hoy.

Este año AsBAn participará en La Noche Europea de l@s Investigador@s en Sevilla, Cádiz, Granada y Almería con una propuesta que no orbita sobre lo esperado…

¿Qué es la Astrobiología? Los exoplanetas y su importancia

La Astrobiología es la ciencia que estudia la vida en el universo haciéndose tres preguntas fundamentales: ¿Cómo comenzó y se desarrolló la vida? ¿existe vida en otras partes del universo? ¿cuál es el futuro de la vida en la Tierra?

Para resolver la segunda pregunta, debemos presentar el concepto de “exoplaneta”: planetas que orbitan estrellas distintas a nuestro Sol (es decir, que no se encuentran en nuestro Sistema Solar). Y es que a pesar de que se cree que casi todas las estrellas tendrán, al menos, un planeta orbitándolas, el proceso de detección de estos es tremendamente complicado. Sin embargo, gracias a los avances en astronomía y astrofísica realizados en las últimas décadas, ya se conocen más 5000 exoplanetas en una “pequeña” región de nuestra galaxia. Hasta ahora, el exoplaneta más cercano es Próxima b (que orbita la estrella Próxima Centauri, a 4 años luz de la Tierra).

Descripción de los diferentes tipos de exoplanetas y sus características.

Ante esto, si volvemos a la pregunta de si estamos solos en nuestra galaxia cabe ser optimistas, puesto que entre todos esos exoplanetas hay candidatos similares a la Tierra (y los elementos vitales como el agua o el carbono se entienden que son ubicuos en el universo. Sin embargo, tendremos que esperar hasta poder tener la tecnología necesaria para detectar pruebas de vida, ya sea inteligente o no, en estos exoplanetas.

Además, para que la vida como conocemos pueda existir requiere de la presencia de agua líquida, algo que normalmente solo se logra gracias a dos factores: la atmósfera y la posición del planeta en el sistema solar. Si el planeta se encuentra dentro de la zona de habitabilidad de su sistemas, las condiciones para mantener agua líquida y unas temperaturas no extremas se cumplen mientras que si se encuentra por debajo o por encima de este límite, encontraremos el agua en estado gaseoso o sólido respectivamente. En el caso de la atmósfera, además de permitir al agua estar en estado líquido, es vital para contener el oxígeno en el planeta o proteger frente a radiaciones perjudiciales.

Descubriendo las aplicaciones de la biotecnología a la astrobiología y los cultivos extraplanetarios

La biotecnología tiene mucho que decir en el estudio del espacio, ya que uno de los puntos clave para que un planeta pueda albergar vida es la adaptación de la misma al entorno. Por lo tanto, la biotecnología tiene diversas aplicaciones en el campo de la astrobiología

  • Estudio de organismos extremófilos en lugares especiales de la Tierra: como las condiciones de la vida fuera de nuestro planeta pueden ser muy diferentes, es necesario estudiar y entender los mecanismos que hacen posible la vida en ambientes extremos, ya sea por altas temperaturas (como los géiseres de Yellowstone), altas presiones (vida en el fondo marino) o extrema acidez (como es el caso de las minas de Río Tinto, en Huelva). Incluso se han encontrado organismos como los tardígrados o las esporas bacterianas que podrían persistir y subsistir en el espacio exterior.
La astrobiología también estudia paisajes tan cercanos como el Mirador de las Minas de Riotinto, Huelva.
  • Terraformación biológica: se han propuesto numerosas ideas que implican el uso de ingeniería planetaria a través de bacterias modificadas genéticamente, resistentes a condiciones extremas como las que hemos mencionado con anterioridad y que podrían generar oxígeno, CO2, fijar nitrógeno atmosférico para fertilizar tierras. Incluso estos procesos se podrían aplicar al uso de organismos fotosintetizadores y algas con el fin de conseguir un equilibrio y rotación de los elementos dentro de ciclos biogeoquímicos.
Fotografía extraída de la película Avatar (2009) dirigida por James Cameron que muestra la vegetación de Pandora, el planeta de los Na´vi.
  • Mejora genética de alimentos: no sólo es importante el diseño de alimentos funcionales para los astronautas en las largas expediciones espaciales, sino para encontrar la forma de adaptar los alimentos a las condiciones y necesidades de un nuevo planeta potencialmente habitable. Por ejemplo,dado que los astronautas pierden hasta un 1% de su masa ósea por cada mes que pasan en el espacio, ¿por qué no hacer que una lechuga (planta ya cultivada previamente en la Estación Espacial Internacional) produzca la hormona que estimule la formación de hueso? Para suplir estas necesidades, los alimentos transgénicos tienen mucho que aportar.
Fotografía extraída de la película Tha Martian (2015) dirigida por Ridley Scott, en la que se ve a Matt Damon (actor principal) cultivando patatas sobre la tierra de Marte.

En cuanto a la producción de alimentos, es inevitable pensar que la agricultura será el punto de partida. Sin embargo, aún falta mucha investigación para conocer cómo se comportan las plantas en el espacio y establecer cultivos extraplanetarios.

Por ejemplo, sabemos que las plantas poseen un sistema de orientación que responde a la fuerza de la gravedad para saber en qué sentido desarrollar sus raíces y su parte aérea. En la Estación Espacial Internacional no existe gravedad ni campo magnético, por lo que puede que sea mucho más factible tratar de cultivar plantas en la Luna o en Marte (como en la película The Martian), donde sí existen fuerzas gravitatorias.

De ser esto posible, los futuros astronautas podrían cultivar su comida en el espacio para evitar depender de las misiones de reabastecimiento,pero el cultivo de plantas en Marte es complicado. Se realizaron estudios para intentar cultivar plantas en tierra falsa del planeta rojo (reuniendo componentes que el rover Curiosity vio en Marte), pero ninguna de ellas pudo crecer. Al fin y al cabo, el suelo de Marte es básicamente roca triturada, mientras que la Tierra posee materia orgánica y microbios.

Cultivos de plantas para estudios en Astrobiología.
Ensayos de crecimiento de mutantes de Arabidopsis thaliana.

Sin embargo, en experimentos con lechugas se consiguió que crecieran siempre que ese suelo sintético estuviera fertilizado con nitrógeno, potasio,calcio y otros nutrientes, pero sigue siendo un reto hacerlas persistir en el tiempo, debido a las concentraciones de sales del suelo marciano. Sin duda, las plantas transgénicas pueden tener un gran éxito en este ámbito.

¿Qué es la terraformación? Aspectos éticos de colonizar el espacio

La terraformación es el conjunto de procesos necesarios para recrear las condiciones óptimas para la vida terrestre en otro planeta ajeno a la Tierra. Es decir, modificar el entorno y ambiente para permitir la vida humana, interviniendo en: la atmósfera, la temperatura, la composición del suelo, presencia de agua líquida, una fuente de energía perdurable y extraíble durante el tiempo capaz de soportar vida.

Para poder llevar a cabo este proceso, se deberían establecer las condiciones físico-químicas adecuadas y exportar especies desde la Tierra, comenzando por las más simples: los microorganismos, ya que fueron los que comenzaron a generar oxígeno en nuestro planeta. Posteriormente podrían incorporarse especies vegetales para acelerar la producción de oxígeno y disminuir la de CO2. Por ejemplo, en un planeta como Venus, sería preciso enfriar el planeta, mientras que en uno como Marte necesitaríamos construir una atmósfera y calentarla para protegerlo de las radiaciones solares.

Reconstrucción inventada sobre cómo sería la terraformación de Marte para conseguir que fuese habitable.

Ahora bien, ¿sería éticamente correcta la intervención del ser humano en el universo? Desde el inicio de nuestra existencia como especie, el Homo sapiens ha conquistado diversos espacios y recursos hasta llegar a desarrollar la sociedad en la que actualmente vivimos. Aunque claramente nos ha traído muchos beneficios, también desgracias, entre las que se encuentran la contaminación medioambiental y el cambio climático. Por tanto, debemos ser precavidos en nuestra actuación en el entorno que nos rodea, ya sea en la Tierra o  fuera de ella. Muchos filósofos y científicos promueven la necesidad de establecer una ‘ética espacial’ que reúna una serie de normas para evitar repetir los errores cometidos en nuestro planeta.

Además, nos surgen preguntas que algún día podrían llegar a ser reales: ¿cómo deberíamos, de encontrarla, tratar la vida extraterrestre? ¿debemos exportar especies desde la Tierra? ¿cuáles?¿qué sociedades se formarían en estos asentamientos terrícolas? Claramente debemos estar preparados y reflexionar sobre nuestros límites y limitaciones en el  Universo.

Imagen del coche Tesla Roadster enviado a través del cohete Falcon Heavy de Space X que orbita la Tierra desde el 6 de febrero de 2018.

¿Cómo sería la vida en otros planetas? El Río Tinto, Marte en la Tierra

El Río Tinto y sus alrededores es un enclave único en todo el mundo, bien por sus historia que se remonta a los fenicios, pasando por los romanos y llegando a ser cuna del fútbol y otros deportes por mano de los ingleses, o por sus características geológicas. Este río se encuentra fluyendo por el pueblo de Minas de Riotinto, ubicado en la provincia de Huelva, al suroeste de España. Debido a una acumulación de metales como el hierro, cobre y oro fue un entorno visitado por diversas culturas que se quedaron sorprendidos por lo más llamativo de esta tierra, su río de color sangre. Dicho color se debe al alto contenido en compuestos ferrosos (derivados del hierro y óxidos), un pH muy ácido y una geografía que podría recordar a nuestro planeta vecino, Marte.

Pero lo más sorprendente de este lugar es la vida que brota de sus inhóspitas y hostiles aguas, donde se pueden encontrar organismos de todo tipo, tanto eucariotas (como plantas superiores o microalgas) como procariotas (bacterias y seres unicelulares) adaptados a vivir en unas condiciones que bien podrían oxidar cualquier herramienta de metal en tan solo unos años ¡y es que literalmente se las comen! Nos podemos preguntar cómo estas especies se han adaptado a vivir en un sitio como este, y es que la selección natural favorece a aquellos seres con las herramientas más ingeniosas. En este caso, estas bacterias acidófilas (a las que les gusta vivir no a pH 7 como los humanos, sino a un pH ácido de 2), son capaces de metabolizar y obtener energía mediante la oxidación del hierro, (quitándole un electrón) que utilizarán para producir materia y energía, en cuyo caso se denominan quimiolitotrofos y no fototrofos (que obtendrían su energía de la luz, como las plantas que todos conocemos). Esta ingeniería biológica tan compleja les permite vivir y reproducirse en unas condiciones impensables para el ser humano, lo que sí nos hace pensar que esta maquinaria que llevan equipada en su interior les permitiría vivir en planetas como Marte.

Corta Atalaya, mina situada a las espaldas del pueblo de Riotinto, descrita por ser la mina a cielo abierto más grande de Europa.

Este hecho llevó a la NASA a realizar diversos experimentos en el Río Tinto ya que es un medio muy similar a la estructura química y mineral encontrada en Marte, por lo que si alguna vez hubiera existido vida en este planeta, debería ser muy similar a la encontrada en las condiciones de Riotinto. Además, se han realizado experimentos también de simulación del suelo marciano para posibles viajes o asentamientos en este planeta.

La astrobiología abre un sinfín de posibilidades que rozan la ciencia ficción. ¿Qué os ha parecido más interesante? ¡Dejadlo en los comentarios! Sin embargo, estas son sólo una de las múltiples aplicaciones que puede tener la Biotecnología. ¡Entra en nuestro blog y aprende más sobre investigaciones fascinantes!


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