Científicos del Instituto Weizmann han desarrollado una innovadora técnica estadística que, al examinar la diversidad y distribución de moléculas orgánicas en lugar de buscar compuestos aislados, permitiría distinguir el origen biológico de la química inerte en lunas heladas o en el propio Marte, allanando el camino para futuras misiones espaciales israelíes.
En la incesante búsqueda por desentrañar uno de los enigmas más profundos que acaricia la humanidad, la eventual constatación de que no estamos solos en la inmensidad cósmica difícilmente se asemejará a las fantasías cinematográficas donde una criatura de arrugada piel y descomunales ojos solicita ser repatriada a su lejano mundo. Muy al contrario, los indicios que podrían cambiar para siempre nuestra comprensión del universo probablemente llegarán de manera mucho más modesta y prosaica, ocultos en un puñado de moléculas atrapadas en una roca marciana, en un diminuto grano de hielo desprendido de una de las lunas de Júpiter o Saturno, o incluso en una columna de agua expulsada desde un océano oculto bajo una costra de hielo.
Un reciente avance científico, publicado en la prestigiosa revista Nature Astronomy y liderado por un equipo de investigadores israelíes y estadounidenses del Instituto Weizmann de Ciencias, ha delineado una nueva categoría de huella de vida. Este planteamiento ofrece una vía metodológica relativamente sencilla para abordar la antiquísima cuestión de nuestra soledad en el cosmos. Durante décadas, la comunidad científica ha centrado sus esfuerzos en la detección de biofirmas, es decir, aquellos vestigios químicos o físicos que actúan a modo de huellas dactilares, permitiendo diferenciar la materia que ha sido moldeada por procesos vitales de aquella que es producto de una química meramente inerte.
El obstáculo fundamental que ha entorpecido estos esfuerzos reside en una premisa engañosa: lo orgánico, por sí mismo, no es sinónimo de vida. Los aminoácidos y otros compuestos de carbono pueden generarse a través de reacciones químicas abióticas, sin la intervención de ningún ser vivo. Ante esta complejidad, el nuevo enfoque propuesto brilla por su originalidad y pragmatismo. El profesor Itay Halevy, quien codirigió la investigación junto a su colega el profesor Yohai Kaspi, ambos adscritos al Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias de Weizmann, subrayó que el valor primordial de su método reside en ofrecer una manera directa de identificar materia orgánica de origen biológico, distinguiéndola de la simple suciedad orgánica que se formó en los albores del sistema solar.
La investigación, que fue conducida por el doctor Gideon Yoffe, investigador postdoctoral en el laboratorio de Kaspi, se distingue por su carácter interdisciplinario, fusionando herramientas estadísticas, principios ecológicos y conocimientos de ciencias planetarias. El equipo también contó con la participación del doctor Fabian Klenner, de la Universidad de California en Riverside, y del doctor Barak Sober, de la Universidad Hebrea de Jerusalén. Yoffe ha señalado que muchos de los protocolos actuales para la búsqueda de vida extraterrestre adolecen de limitaciones significativas, ya que exigen un procesamiento complejo de las muestras orgánicas o el empleo de métodos analíticos extremadamente específicos, lo cual resulta inviable en misiones robóticas en el espacio profundo.
La innovación del método israelí-estadounidense estriba en sortear estos escollos al depender menos de la química sofisticada y más de la identificación de patrones estadísticos. Esta técnica se inspira en un procedimiento concebido originalmente por ecólogos para caracterizar la diversidad de especies animales en sus respectivos hábitats. Yoffe, gracias a su formación en estadística y ciencia de datos, ha logrado adaptar esta aproximación al campo de la astrobiología. La premisa central consiste en examinar la diversidad molecular, partiendo de la base de que la vida reorganiza la química disponible según sus necesidades funcionales, lo que en ocasiones implica expandir dicha diversidad y en otras, reducirla. En lugar de focalizar la atención en moléculas individuales, los investigadores analizan las pautas estadísticas en conjuntos moleculares, prestando especial atención a su distribución y abundancia relativa.
Para poner a prueba la solidez de su concepto, el equipo científico analizó un conjunto extraordinariamente variado de más de un centenar de muestras, tanto orgánicas como inorgánicas. Entre ellas se incluían rocas terrestres con una antigüedad de tres mil millones de años, frágiles cáscaras de huevos de dinosaurio, plumas fosilizadas de estos mismos reptiles conservadas en ámbar, y valiosas muestras recolectadas directamente en el espacio, procedentes de los asteroides Ryugu y Bennu. El estudio tomó como punto de partida los aminoácidos, que son los componentes básicos de las proteínas. Si bien estas moléculas pueden formarse de manera natural en ausencia de vida, mediante colisiones fortuitas entre moléculas más simples, la baja frecuencia de estos choques en el vacío interestelar limita severamente la probabilidad de que los aminoácidos más complejos se ensamblen espontáneamente. Por tanto, en un escenario de química inerte, los aminoácidos más simples tienden a ser predominantes, mientras que los de mayor tamaño y complejidad son progresivamente más escasos.
La vida, sin embargo, se comporta de manera radicalmente distinta. Los sistemas biológicos prosperan cuando producen las moléculas que les permiten llevar a cabo sus funciones vitales, incluso si la síntesis de estas sustancias requiere un gasto energético considerable. Lejos de ser el resultado de una combinación azarosa determinada por el mero accidente, la biología imprime en su entorno unos patrones que no están necesariamente dominados por los elementos más simples. Como consecuencia de ello, las muestras de materia viva exhiben de manera consistente una composición molecular más diversa que sus contrapartes no biológicas. Esta distinción se cumple no solo para los aminoácidos, sino también para otros compuestos fundamentales como los ácidos grasos, lo que sugiere que esta señal de diversidad es un reflejo de una huella biosintética universal y profunda. En palabras del profesor Halevy, la vida produce los componentes que necesita para subsistir y operar.
La concepción de este innovador método se ha desarrollado en el marco de un ambicioso concepto de misión espacial israelí denominado Eureka. Los profesores Kaspi y Halevy, junto a Yoffe y sus colaboradores, están perfeccionando este proyecto en cooperación con la industria aeroespacial nacional. El objetivo primordial es enviar una nave de reducidas dimensiones a una o dos de las lunas heladas del Sistema Solar, probablemente Europa o Encélado, cuyas cortezas congeladas resguardan vastos océanos subterráneos. La división espacial de Israel Aerospace Industries (IAI) participa activamente en la planificación de la misión y lidera el diseño de la nave. Estas lunas resultan especialmente atractivas para los astrobiólogos, dado que las condiciones en sus océanos internos podrían ser propicias para el surgimiento de la vida, con sistemas hidrotermales en el fondo marino análogos a los que existen en la Tierra.
Una de las mayores ventajas del nuevo método, según explica el profesor Kaspi, es que no requiere de instrumentación analítica excesivamente compleja. Puede ser aplicado de manera sencilla con cualquier técnica capaz de medir la abundancia relativa de diferentes moléculas, como la espectrometría de masas. No obstante, la técnica que se contempla para la misión Eureka podría parecer arrancada de una obra de ciencia ficción, ya que implica disparar un láser contra el hielo alienígena y observar la luz emitida por las moléculas al ser excitadas. Este fenómeno de emisión lumínica ayudaría a detectar aminoácidos complejos y otros compuestos que podrían albergar indicios de actividad biológica. A ello se suma que el método es notablemente robusto, ya que puede operar eficazmente incluso con muestras que han sufrido procesos geológicos adversos, como la exposición al calor, a la radiación intensa o al implacable paso del tiempo. El doctor Yoffe apuntó que el espacio es un entorno hostil, especialmente en las inmediaciones de Júpiter, cuyo potentísimo campo magnético provoca un bombardeo constante de partículas energéticas sobre las superficies de sus lunas.
Más allá de la indudable trascendencia científica que supondría el hallazgo de vida fuera de nuestro planeta, los responsables de la iniciativa subrayan el inmenso valor educativo e inspirador de una misión de estas características. Un portavoz del IAI manifestó que la travesía de la nave espacial hacia las lunas heladas de Júpiter y Saturno se concibe como una fuente de inspiración para las futuras generaciones de científicos e ingenieros israelíes, con la esperanza de que cada niño que siga su periplo se sienta motivado para explorar el universo y contribuir a los venideros avances tecnológicos y científicos del país. Este enfoque, sin embargo, no se circunscribe al estudio de las lunas heladas, sino que podría extenderse al análisis de meteoritos, materiales de asteroides y muestras de antiguas rocas marcianas, unificando así diversas ramas de la búsqueda de vida extraterrestre, desde la espectroscopia atmosférica realizada con telescopios hasta el análisis directo de rocas por parte de vehículos exploradores. El descubrimiento de vida más allá de la Tierra, aunque quizá no comience con un saludo desde las estrellas sino con un discreto patrón en una base de datos de moléculas, no dejaría de ser un acontecimiento de una magnitud y significado trascendentales. Para Gideon Yoffe, fascinado desde la infancia por esta búsqueda, tal hallazgo constituiría, sin lugar a dudas, uno de los descubrimientos más apasionantes de toda la historia de la ciencia, un sueño que ahora, gracias a esta investigación, se vislumbra un poco más cerca de la realidad.
