Un nuevo estudio apunta a la principal clave para encontrar vida en el universo

Uno de los grandes retos de la astrobiología —la búsqueda de vida en el cosmos— tiene que ver con la propia naturaleza de la vida. Durante más de un siglo, los biologos han sabido que la vida en la Tierra se basa en los bloques fundamentales del ADN, el ARN y los aminoácidos. Además, los estudios del registro fósil han demostrado que la vida ha seguido numerosos caminos evolutivos que han conducido a una gran diversidad de organismos. Al mismo tiempo, hay abundante evidencia de que la convergencia y las limitaciones desempeñan un papel importante en la restricción de los dominios evolutivos que la vida puede alcanzar.

Para los astrobiólogos, esto plantea de forma natural preguntas sobre la vida extraterrestre, que actualmente está limitada por nuestro reducido marco de referencia. Por ejemplo, ¿pueden los científicos predecir cómo podría ser la vida en otros planetas basándose en lo que se sabe sobre la vida en la Tierra? Un equipo internacional liderado por investigadores del Instituto Santa Fe (SFI) abordó estas y otras preguntas en un reciente artículo publicado en Interface Focus, un diario científico de la Royal Society. Tras considerar estudios en diversos campos, el estudio concluye que ciertos límites fundamentales impiden la existencia de algunas formas de vida.

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La preguntas clave

El equipo de investigación estuvo liderado por Ricard Solé, director del Laboratorio de Sistemas Complejos ICREA en la Universitat Pompeu Fabra y Profesor Externo del Instituto Santa Fe. Participaron también varios colegas del SFI y expertos de instituciones como el Instituto de Biología de la Universidad de Graz, el Laboratorio de Redes Multicapa Complejas, el Centro de Medicina de Redes de Padua (PCNM), la Universidad de Umeå, el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), el Instituto Tecnológico de Georgia, el Instituto Tecnológico de Tokio y el Centro Europeo de Tecnología Viviente (ECLT).

El equipo consideró lo que una sonda interestelar podría encontrar si aterrizara en un exoplaneta y comenzara a buscar signos de vida. ¿Cómo podría una misión de este tipo reconocer vida que hubiera evolucionado en una biosfera diferente a la terrestre? Suponiendo que se requieran condiciones físicas y químicas específicas para que emerja la vida, las probabilidades serían mucho mayores. Sin embargo, el problema se vuelve mucho más complejo al ir más allá de la biología evolutiva y la astrobiología para considerar la biología sintética y la bioingeniería.

Según Solé y su equipo, todas estas consideraciones conducen a una pregunta central: ¿pueden los científicos predecir qué formas posibles de organización vital podrían existir más allá de lo que conocemos en la biosfera terrestre? Entre no saber qué buscar y el desafío de la biología sintética, afirmó Solé, esto presenta un gran reto para los astrobiólogos: “El gran problema es la detección de biofirmas. Detectar atmósferas de exoplanetas con la resolución adecuada se está convirtiendo en una realidad y mejorará en las próximas décadas. Pero ¿cómo definimos un criterio sólido para decir que una composición química medida está conectada con la vida?”

Según Solé, “[la biología sintética] será un hilo paralelo en esta aventura. La vida sintética puede proporcionar pistas profundas sobre qué esperar y cuál es la probabilidad [de vida] bajo ciertas condiciones. Para nosotros, la biología sintética es una potente forma de interrogar a la naturaleza sobre lo que es posible.”

Factores que afectan a toda vida posible en el universo

Para investigar estas preguntas fundamentales, el equipo consideró estudios sobre la termodinámica, la computación, la genética, el desarrollo celular, la neurociencia, la ecología y la evolución. También analizaron investigaciones previas que intentan modelar la evolución basándose en la convergencia evolutiva (cuando diferentes especies evolucionan de manera independiente rasgos o comportamientos similares), la selección natural y los límites impuestos por la biosfera.

A partir de ahí, según Solé, identificaron ciertos requisitos que todos los seres vivos comparten: “Hemos examinado el nivel más fundamental: la lógica de la vida mediante escalas, dadas varias limitaciones informativas, físicas y químicas que parecen ineludibles. Las células como unidades fundamentales, por ejemplo, parecen ser un atractor esperado en términos de estructura: las vesículas y micelas se forman automáticamente y permiten la aparición de unidades discretas.”

Las predicciones de Schrödinger y von Neumann

Los autores también mencionan ejemplos históricos en los que se predijeron algunas características complejas de la vida que los biologos posteriormente confirmaron. Un ejemplo destacado es el libro de 1944 de Erwin Schrödinger, ¿Qué es la vida?. En este libro Schrödinger predijo que el material genético es un cristal aperiódico —una estructura no repetitiva pero con un orden preciso— que codifica la información que guía el desarrollo de un organismo. Esta propuesta inspiró a James Watson y Francis Crick a realizar las investigaciones que los llevaron a descubrir la estructura del ADN en 1953.

Sin embargo, afirmó Solé, también está el trabajo de John von Neumann, antes de la revolución de la biología molecular. Solé y su equipo hacen referencia al concepto de “constructor universal” de von Neumann, un modelo para una máquina autorreplicante basado en la lógica de la vida celular y la reproducción. “La vida podría, en principio, adoptar configuraciones muy diversas, pero afirmamos que todas las formas de vida compartirán algunas características inevitables, como los polímeros de información lineal o la presencia de parásitos”, resume Solé.

Mientras tanto, añadió, queda mucho por hacer antes de que la astrobiología pueda predecir de forma fiable qué formas podría adoptar la vida en nuestro universo:

El estudio propone "un conjunto de estudios que abarquen una amplia gama de propiedades de complejidad de la vida. Esto proporciona una hoja de ruta bien definida para desarrollar los fundamentos. En algunos casos, como la inevitabilidad de los parásitos, la observación es enormemente sólida y tenemos ciertas intuiciones sobre por qué ocurre esto, pero no un argumento teórico que sea universal. Desarrollar y demostrar estas ideas requerirá nuevas conexiones entre diversos campos, desde la computación y la biología sintética hasta la ecología y la evolución.”