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Una vista de la Tierra aparece sobre el horizonte lunar
((Foto de NASA/Newsmakers)
¿Por qué estamos aquí? ¿Hay vida en los miles de exoplanetas que ya se han descubierto? A esta y otras preguntas responden los científicos Mario Livio y Jack Szostak en 'Vida y cosmos'. Este es un extracto
En lo que se refiere a la hipotética pluralidad de mundos habitados, podría decirse que ahora estamos mucho más cerca de obtener una respuesta que hace treinta años, pero que la cuestión sigue sin poder darse por cerrada.
En otoño de 2023, los astrónomos habían descubierto al menos 5.500 planetas extrasolares (exoplanetas) en más de 4.100 sistemas estelares, de los cuales 930 tenían más de un integrante. Además, había otros 7.400 candidatos, identificados sobre todo por el telescopio espacial Kepler y por la misión TESS (acrónimo en inglés de Satélite de Catalogación de Exoplanetas en Tránsito), a la espera de una confirmación definitiva. ¿Te das cuenta de lo que eso significa? En apenas tres décadas la astronomía ha pasado de no tener constancia de ningún cuerpo en órbita en torno a otras estrellas aparte del Sol a ¡contar con un catálogo de varios miles de ellos! La implicación estadística obvia es que nuestra galaxia debe de estar repleta de objetos de este tipo.
Aún más apasionante es el hecho de que los astrofísicos estiman en la actualidad que al menos una de cada cinco estrellas de la Vía Láctea de diámetro similar al solar o menor tiene un planeta de un tamaño aproximado al de la Tierra en su denominada zona habitable (aunque dicha proporción podría llegar a ser incluso de una de cada tres o superior). Esta última región es el intervalo de distancias al astro central del sistema en el que la temperatura superficial de un objeto de dimensiones parecidas a las terrestres no sería ni demasiado caliente ni demasiado fría, sino adecuada, para la existencia estable de agua líquida (y potencialmente de seres vivos). Tiene forma de anillo y sus límites suelen poder calcularse de manera aproximada una vez que se conoce la órbita del exoplaneta, se asume la composición de su atmósfera y se especifican las características del cuerpo estelar en torno al cual gira (tales como la temperatura en su superficie, su luminosidad y su masa).
Lo habitual es considerar que la envoltura gaseosa planetaria contiene sobre todo una combinación de nitrógeno, dióxido de carbono y vapor de agua. Asimismo, se supone que estos dos últimos ingredientes actúan como gases de efecto invernadero. Otros factores son importantes también a la hora de determinar si un mundo es realmente "habitable", tales como la densidad y la proporción de la mezcla atmosférica, las variables geológicas y geoquímicas, la velocidad de rotación, la disponibilidad de nutrientes y de fuentes de energía, la protección frente a radiaciones nocivas y, por supuesto, el tipo y la estabilidad de la propia estrella central. No obstante, los estudios sugieren que, al menos en teoría, podría haber cientos, o incluso unos pocos miles, de millones de objetos con estas propiedades en la Vía Láctea.
En otoño de 2023, los astrónomos habían descubierto al menos 5.500 planetas extrasolares (exoplanetas) en más de 4.100 sistemas estelares
Estos asombrosos descubrimientos astronómicos, unidos a los nuevos y prometedores hallazgos en los terrenos de la química y la biología, han dado un enorme impulso tanto a la búsqueda de formas de vida más allá de la Tierra como a los intentos de crearlas en el laboratorio a partir de productos inanimados. Cuando estos logros científicos se combinan con los recientes avances geológicos, es posible sentirse tentado de concluir que los seres vivos (de algún tipo) podrían ser ubicuos. En este sentido, es significativo que el estudio de las rocas en nuestro planeta haya demostrado que las criaturas vivas ya eran bastante abundantes aquí hace entre tres mil quinientos y tres mil setecientos millones de años, "apenas" unos cientos de millones de años después de que la superficie terrestre se enfriara lo suficiente como para permitir la presencia de agua líquida. Por lo tanto, no es sorprendente que muchos investigadores en este campo se hayan visto infectados por el contagioso optimismo del difunto astrónomo Carl Sagan, quien bien podría ser, desde un punto de vista histórico, el adalid más ferviente y eficaz de la búsqueda de organismos extraterrestres.
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En una ocasión, declaró con entusiasmo: "El surgimiento de la vida debe de ser algo muy probable: en cuanto lo permiten las condiciones reinantes, ¡aparece!". En su momento, le dieron la razón unos cuantos biólogos. El premio Nobel de Fisiología o Medicina Christian de Duve fue aún más lejos y afirmó que la aparición de formas de vida en el universo era "un imperativo cósmico".
Christian de Duve fue aún más lejos y afirmó que la aparición de formas de vida en el universo era "un imperativo cósmico"
A decir verdad, es algo de lo que no podemos estar seguros. Todavía hay muchas preguntas sin respuesta y serias dudas a todos los niveles. Por ejemplo, a lo largo de las últimas décadas, los biólogos no se han puesto de acuerdo sobre la característica fundamental de los seres vivos (estar compuestos de células, disponer de un metabolismo, catalizar reacciones o contar con un material genético) que surgió primero.
Como tal vez fuera de esperar, tendieron a formarse cuatro grandes bandos en este asunto. Por un lado, estaban quienes privilegiaban el metabolismo, que afirmaban que la capacidad de aprovechar los recursos del entorno para mantener vivo al organismo tuvo que ser el primer y más importante rasgo en desarrollarse. Una segunda facción defendía la genética, "la replicación antes que nada" (la capacidad de producir descendencia), sin duda una piedra angular de la evolución por medio de la selección natural. Otros sostenían que era difícil concebir estos factores sin agentes que pudiesen facilitar y acelerar las reacciones implicadas en ellos y por tanto aducían que "lo primero había sido la catálisis", con lo que querían decir que las enzimas proteicas debían ser un requisito previo para que pudieran realizarse los otros procesos vitales.
Por último, estaba el campo de los que daban prioridad a la "compartimentación" e insistían en que nada de todo lo anterior habría sido posible sin contar antes con algún tipo de contenedor diminuto, una célula primigenia, una protocélula, que mantuviera unidos todos los agentes moleculares y separados del medio circundante. Con el paso de los años, los miembros de cada una de estas camarillas se atrincheraron en sus posiciones y las defendieron con gran fanatismo. Tanto es así que no era raro que los periodistas que cubrían los congresos científicos sobre estos temas se hicieran eco de las declaraciones de alguien sin pelos en la lengua a la hora de hablar mal de las ideas de todos los bandos que no eran el suyo. En este sentido, la ciencia llegó casi a emular a la política.
Sea como fuere, es posible que esta cuestión en concreto se haya resuelto. De forma inesperada, los hallazgos más recientes sobre el origen de la vida parecen indicar que la manera de abordar el rompecabezas durante las últimas cuatro décadas podría ser errónea. En efecto, el debate sobre la primacía de alguna de las características anteriores se debe a que la hipótesis dominante daba por sentado que se debe hallar la manera de construir las primeras células una pieza tras otra. De este modo, cada componente allanaba el camino para el siguiente.
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Sin embargo, esto ha cambiado de forma drástica en los últimos años. El enfoque actual sugiere que los componentes básicos de los subsistemas podrían construirse todos a la vez. Los investigadores han logrado demostrar que unos pocos compuestos sencillos, accesibles con facilidad en la Tierra primigenia, tienen la capacidad de desencadenar una cascada de reacciones (descritas en detalle en los próximos cinco capítulos) que podrían haber dado lugar (de manera esencialmente simultánea) a los ácidos nucleicos (la espina dorsal del material genético), a los aminoácidos (a partir de los cuales se fabrican las proteínas) y a los lípidos (las moléculas que componen las membranas celulares). En otras palabras, los experimentos del equipo de Jack Szostak, los pioneros estudios en el laboratorio del químico John Sutherland y las investigaciones de muchos de sus colegas apuntan a que las primeras células, a pesar de su complejidad y su minuciosa precisión, podrían haber surgido a partir de un conjunto relativamente pequeño de componentes básicos.
En consecuencia, lo que intentan lograr ahora los científicos es más ambicioso. En lugar de examinar por separado cada una de las partes, se han propuesto realizar un croquis unificado y global, es decir, reunir con éxito en una misma representación la totalidad de los datos resultantes de los ensayos empíricos en el campo de la química prebiótica (que es la que precede a la aparición de los seres vivos y mediante la cual se podrían sintetizar los ingredientes fundamentales de estos últimos), junto con las observaciones astrofísicas, geológicas y atmosféricas. El objetivo final es trazar una ruta consistente hacia las formas de vida. En este sentido, las futuras exploraciones geoquímicas de materiales procedentes directamente de Marte (que serán posibles gracias al envío de muestras a la Tierra) tienen el potencial de abrir nuevas y apasionantes posibilidades. Los hallazgos así logrados podrían suponer un salto adelante en la comprensión de los orígenes de la vida, al permitir el acceso a un medio primigenio de un tipo que ha desaparecido del registro geológico debido al efecto de reciclaje causado por las dinámicas de la corteza terrestre.
Por supuesto, ni los espectaculares descubrimientos astronómicos ni los prometedores resultados obtenidos hasta el momento en el laboratorio permiten dar una respuesta concluyente a nuestra pregunta inicial: ¿es la vida un singular accidente químico o un imperativo cósmico? Se podría decir con razón que, a falta de pruebas irrefutables de una ruta ininterrumpida entre la química y la biología, no es posible tener la certeza de que este salto sea inevitable, ni siquiera en presencia de las condiciones adecuadas. Del mismo modo, el hecho de que los astrónomos no hayan encontrado (de nuevo, hasta el momento) indicios convincentes de la existencia de organismos extraterrestres nos deja sin saber a qué atenernos en lo que se refiere a evaluar esta probabilidad, porque es imposible calcularla de modo fiable en el caso de un proceso desconocido o de un fenómeno ignoto. El físico británico Paul Davies se cuenta entre quienes han señalado, con razón, que el hecho de que haya muchos planetas "habitables" en la Vía Láctea no significa que haya alguno (aparte de la Tierra) realmente habitado. Lo cierto es que aún no se conoce la probabilidad de la aparición de seres vivos, ni siquiera cuando la temperatura y la composición química de un exoplaneta son las adecuadas.
El hecho de que haya muchos planetas "habitables" en la Vía Láctea no significa que haya alguno (aparte de la Tierra) realmente habitado
Las condiciones favorables a la vida del entorno terrestre podrían haber surgido contra todo pronóstico, del mismo modo que el desarrollo de una especie inteligente podría deberse a una suerte aún más insólita, en vez de suponer un resultado inevitable de la evolución. De este modo, una serie de contingencias cósmicas fortuitas habrían hecho posible la existencia de los seres humanos, en particular. Por ejemplo, tal vez estos no hubiesen aparecido en escena en absoluto de no haber sido por el inopinado impacto de un asteroide, hace unos sesenta y seis millones de años, que provocó la extinción de los dinosaurios.
Estas últimas consideraciones plantean una cuestión que es sin duda tan interesante como la probabilidad de que existan seres vivos extraterrestres en general. ¿Hay formas de vida compleja o "inteligente2 en la Vía Láctea? La aparente contradicción entre la ausencia hasta ahora de pruebas en este sentido y la intuición de que ya deberíamos haber detectado señales de una civilización avanzada (tecnomarcadores) ha sido bautizada como la "paradoja de Fermi". Esta denominación se basa en una famosa anécdota según la cual el célebre físico Enrico Fermi preguntó a unos cuantos colegas suyos: "¿Dónde está todo el mundo?". De este modo, expresaba su asombro ante el hecho de que no se hubieran detectado indicios de la presencia de criaturas inteligentes en la galaxia.
Fermi estimó que, de acuerdo con un conjunto de suposiciones que consideraba razonables, una civilización tecnológicamente avanzada habría tenido tiempo de llegar a todos los rincones de la Vía Láctea en un plazo mucho menor que la edad del sistema solar. Por tanto, el hecho de que no se hubiera detectado nada en ese sentido era en extremo desconcertante. A lo largo de los años, se han propuesto numerosas soluciones a esta paradoja. No obstante, todavía no hay consenso sobre cuál de ellas es la correcta, si es que alguna lo es. Incluso se podría concluir de forma razonable que el mero hecho de que haya tantas explicaciones tentativas demuestra que ninguna es convincente del todo.
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Sin embargo, lo más importante de la paradoja de Fermi es que plantea la inquietante posibilidad de que pueda existir algún tipo de "gran filtro", un cuello de botella que haga que la aparición de criaturas inteligentes y civilizaciones avanzadas o la superación de alguna etapa de su desarrollo o su supervivencia a largo plazo sean extremadamente improbables y difíciles de lograr. Esta idea fue propuesta en primer lugar por el economista Robin Hanson, de la Universidad George Mason, en 1996. De ser cierta, podría tener implicaciones muy serias incluso para los seres vivos de la Tierra. El filtro, o el umbral de probabilidad, podría localizarse en algún momento pasado de nuestra civilización. En ese caso, podríamos ser una de las pocas criaturas (¡quizá incluso la primera!) que hubiese conseguido superarlo, lo cual supondría una enorme responsabilidad sobre nuestras espaldas. Sin embargo, también es posible que este punto de inflexión decisivo se encuentre en nuestro futuro y que la pandemia de la COVID-19 o la actual emergencia climática sean solo ensayos pueriles de cara a la formidable tarea de sobrevivir a él.
