La Siembra Cósmica

La Siembra Cósmica

Quizá sea algo intrínseco al ser humano, al Homo sapiens, algo que viene escrito en su estructura cerebral, esos lóbulos temporales algo más desarrollados al de otras especies de homínidos, lo que nos lleva a intentar entender lo que no conocemos, lo que nos lleva a explorar el ámbito de lo inexplicado y a preguntarnos por asuntos como

¿Cuál es el origen de la vida en la Tierra? 

El Universo ha cumplido casi 14,000 millones de años, existen evidencias que nos dicen que la Tierra se formó hace 4,600 millones de años y que 1,100 millones de años después de su formación ya había bacterias sobre su superficie como ha quedado registrado en los estromatolitos, capas de cianobacterias fosilizadas. Desde ese año cero, en algún momento de esos 1,100 millones de años, la vida se manifestó sobre ella.

A lo largo de la historia el ser humano ha dado respuesta a esta pregunta desde diversos ámbitos:

Aquellos que explican el origen de la vida como resultado de la creación divina. 

El de aquellos que hablan que la vida nació de una sopa en los primitivos océanos terrestres, donde a partir de átomos que formaban la materia inerte se formó algo tan complejo y extraordinario como la vida. Un sistema químico auto sostenible capaz de experimentar una evolución darwiniana. Ver en la web el apartado correspondiente.

O los que, yendo más allá,  y se preguntan ¿Cómo es posible que algo tan complejo surja desde la materia inerte en ese lapso de tiempo? Y tienen por respuesta que no es posible,  y proponen que la vida llegó desde fuera de la Tierra, a bordo de asteroides, meteoritos o cometas que sembraron los océanos primigenios, abogando por la Teoría de la Panspermia o siembra cósmica tal como planteó Arrhenius. 

Una cualidad del ser humano es el pensamiento divergente, que nos lleva a intentar descifrar lo incomprensible, y en este camino están otras teorías como la Panspermia dirigida o directa tal como propone el premio nobel F. Crick. Los microorganismos fueron dejados caer dentro del océano primitivo y comenzaron a multiplicarse. Un planteamiento excéntrico pero al que llega como consecuencia de su elevado conocimiento del código genético, y a paradojas sobre el ARN y su estructura.

Decía Carl Sagan, al utilizar la ecuación de Drake para estimar el número de civilizaciones inteligentes en el Universo, que deberían existir cerca de un millón de civilizaciones con tecnología avanzada en nuestra galaxia, y existen billones de galaxias; y alguna de estas estará millones de años adelantada a nosotros y quizá sus habitantes pudieron llegar a nosotros a través de universos diferentes, ¿universos paralelos?, para nunca más volver justificando la teoría de Crick. 

Y sin embargo, paradójicamente, como decía Fermi habiendo tantas civilizaciones ¿dónde están todos?

Todas estas teorías intentan responder a la pregunta inicial de cómo se originó la vida en la Tierra, pero todas ellas posponen la respuesta a la pregunta principal ¿Cómo se originó la vida en el universo, como se generó el universo?

Preguntas:

¿Surgió la vida o llego desde el cosmos?   ¿Cómo puede mantenerse el material orgánico en los meteoritos en esas condiciones ambientales extremas en el espacio y al llegar a la Tierra?  ¿Podemos explicar ciertos cambios disruptivos en el desarrollo de la vida mediante el desarrollo evolutivo darwiniano? ¿es suficiente el marco temporal de 1,100 millones de años para dar lugar a esos cambios? 

Antecedentes de la Teoría de la Panspermia Interplanetaria o Interestelar

Un poco de historia, podemos encontrar en el filósofo griego Anaxágoras algunas consideraciones, que aunque lejos de la visión moderna de la panspermia hacen referencia a la llegada a la Tierra de material microscópico desde el espacio exterior. 

En 1748 se publica un libro (Telliamed) con una serie de manuscritos escritos años antes por el misionero Benoît de Maillet y en la que poniéndose en boca de un filósofo indio presenta su visión del mundo y del origen de la vida. En este libro póstumo Maillet plantea que el espacio está lleno de semillas de la vida, esporas invisibles que pueden llegar a la Tierra.

A lo largo del siglo XIX el termino se fue consolidando, lo defendió el biólogo alemán Hermann Richter en 1865 ; Berzelius, Kelvin y Helmholtz reavivaron la teoría. William Thomson (Lord Kelvin), quizá como consecuencia de su error en el cálculo de la edad de la Tierra (calculó 100 millones de años), lo que imposibilitaba la teoría de la evolución darwiniana, abrazó la panspermia como la teoría más lógica de explicación del origen de la vida.

 En 1903 el premio nobel de química Svante Arrhenius popularizó la teoría de la llegada de la vida a la Tierra desde el exterior. Propuso que la fuerza de la radiación de las estrellas (radio panspermia) podía ser la fuerza impulsora de microscópicas esporas. Hoy sabemos que no sobrevivirían a la radiación cósmica. 

En 1973 el premio nobel F.Crick y Leslie Orgel proponen la teoría de la panspermia dirigida o directa, por la que la vida aparece en la Tierra al ser sembrada de forma deliberada por una civilización extraterrestre avanzada. Crick y Orgel pensaban que una molécula tan compleja como el ADN no se podía crear naturalmente. 

El controvertido matemático y astrofísico Fred Hoyle, padre del modelo Estacionario del Universo y científico reputado por su predicción teórica de la existencia de ciertos niveles de energía que los átomos de carbono debían tener y por la explicación de la núcleo síntesis a parir del hidrógeno y del helio de los átomos más pesados como el carbono en el interior de las estrellas , apoyó la teoría de la panspermia junto a Nalin Chandra en 1978, entendía que era desde el punto de vista probabilístico imposible que la vida se originara en la Tierra por combinación de los elementos que la componen.

Stephen Hawking apoya la panspermia en una conferencia sobre los Orígenes dictada en 2009. “Life could spread from planet to planet or from stellar system to stellar system, carried on meteors”.

En 2012 Edward Belbruno y astrónomos como  Amaya Moro-Martín y Renu Malhotra proponen la teoría de la Transferencia Gravitacional de Baja Energía.

La vida viajando por el espacio

Teoría de la Panspermia Interplanetaria e Interestelar

Panspermia es una palabra griega cuya traslación puede ser  “la semilla o el origen de todo”. La teoría de la panspermia se  basa en la hipótesis de que la vida en la Tierra proviene del exterior, bien mediante el contacto con material extraterrestre (cometas, meteoritos) que transportarían las semillas de la vida a modo de siembra cósmica de los océanos primitivos o bien mediante la siembra dirigida de forma inteligente por una civilización extraterrestre.  

Puede hablarse de una panspermia interestelar donde una roca con los componentes de la vida es expulsada del planeta por el choque de un asteroide o por erupciones volcánicas colosales para viajar a través del cosmos y sembrar otro planeta en un sistema solar en otra galaxia. A este mecanismo se le denomina Lito panspermia.

Otra posibilidad es que la transferencia de los componentes de la vida se realice entre planetas de un mismo sistema solar a través de un impacto, una erupción y una roca expulsada, a esta se le denomina panspermia balística o panspermia interplanetaria. 

En un trabajo presentado en 2012 por investigadores del Centro de Astrobiología de Madrid, la Universidad de Princeton y la de Arizona, han simulado las transferencias de materia a baja velocidad entre estrellas. Y el resultado, cuando menos es sorprendente. En un período entre diez y noventa millones de años, entre 100 billones a 30 trillones de objetos sólidos de más de 10 kilogramos han sido transferidos entre el Sol y el grupo de estrellas más cercanas. De ellos, unos 200 mil millones de rocas procedentes de la Tierra primitiva, y algunos podrían contener vida, la vida de la Tierra¿Por qué no, el proceso inverso?

Existe por lo tanto una alta probabilidad de que la vida llegara a nuestro planeta como una siembra cósmica. Y esto habría ocurrido durante la infancia del Sistema Solar, cuando nuestro mundo y sus vecinos planetarios habitaban otras estrellas lo suficientemente cerca unos de otros como para poder intercambiar material sólido por vía de asteroides. 

La investigación se basa en los principios desarrollados por el matemático Edward Belbruno de la Universidad de Princeton.

La lito panspermia podría ser un fenómeno muy probable, y la transferencia débil o a baja velocidad la forma de llevarse a cabo, solo se necesita tiempo y un universo que en sus etapas tempranas tenia las galaxias, estrellas y planetas mucho más cercanos. Si este mecanismo fuera cierto, del que solo se han realizado simulaciones, las implicaciones para la vida en el conjunto del Universo son claras y esto podría haber ocurrido en cualquier parte.

En 1991 la idea se puso en práctica. La sonda lunar japonesa Hiten que debía ponerse en órbita lunar, tuvo un fallo mecánico por lo que se quedó sin combustible para hacerlo de la forma tradicional. Edward Belbruno propuso utilizar la forma lenta de llegar. Lo hicieron y la sonda alcanzó la Luna.

Panspermia Interplanetaria o Interestelar: ¿Evidencias?

Si los materiales orgánicos que formaban parte de la roca que llegó a la Tierra no sufrieron daño  y a partir de estos surgió la vida ¿es posible que todavía puedan encontrarse restos de estos componentes en los meteoritos?  Hoy se ha realizado un estudio meteoritos encontrados y los resultados son sorprendentes. 

Como el meteorito marciano ALH84001 encontrado en la Antártida en 1984 por un grupo de científicos americanos del programa de búsqueda de meteoritos. Un análisis realizado por la NASA (D. Mc Kay) mostraba indicios de la existencia de estructuras similares a las que producen nano bacterias.

En un examen más exhaustivo se encontraron aminoácidos e hidrocarburos poli cíclico aromáticos. Los cuales por procesos químicos pueden transformarse en moléculas más complejas Esto podría ser una indicación de que la panspermia es posible. No hay consenso en la comunidad científica, podría ser una contaminación proveniente de los hielos antárticos

El meteorito Murchison recibe su nombre de la localidad de Murchison, Victoria en Australia, cayó en fragmentos en 1969. El análisis del meteorito, una condrita carbonácea tipo II (CM2) contenía aminoácidos comunes como la glicina, alanina y ácido glutámico, pero también algunos poco comunes como la isovalina y pseudoleucina. El informe inicial estableció que los aminoácidos eran racémicos, apoyando la teoría de que su fuente era extraterrestre. Se aisló también una mezcla compleja de alcanos que era similar a la encontrada en el experimento de Miller y Urey. La serina y la treonina se consideran habitualmente como contaminantes terrestres y estos compuestos se encontraban ausentes en las muestras.

En 2001, el geólogo Bruno D'Argenio y el biólogo Giuseppe Geraci comunicaron haber encontrado en un meteorito con 4,500 millones de años de antigüedad una bacteria diferente a las terrestres, a la que pudieron revivir y analizar. El tema está en discusión, David Wynn-Williams of the British Antarctic Survey, piensa que la bacteria puede haber invadido la roca en una época posterior.

En 2005 se realizó un estudio conducido por ISRO, en el que se tomaron muestras a distintas alturas de la atmósfera ( entre 20 km y 40 km), se encontraron 12 bacterias y 6 hongos , tres de las bacterias eran nuevas especies (Janibacter hoyeli.sp.nov (por Fred Hoyle), Bacillus isronensis.sp.nov (por ISRO) and Bacillus aryabhati (por el matemático indio Aryabhata)). Mostraron una alta resistencia a luz UV.

En un estudio realizado por la NASA en 2010, pudo recolectar 314 bacterias diferentes después de un Huracán, siendo los extraordinarios fenómenos de convección los que permiten llevar organismos a estas alturas de la atmósfera.

En 2013, Chandra Wickramasinghe comunicó haber encontrado formas que se asemejan a diatomeas fósiles en un meteorito carbonoso llamado Polonnaruwa y que aterrizó en el Norte Central provincia de Sri Lanka en 2012.
Numerosos experimentos se han realizado para analizar como las bacterias pueden sobrevivir a las condiciones que se pueden alcanzar, en el momento del impacto donde se alcanzan elevadas presiones, aceleraciones y temperaturas. También en relación a la supervivencia a los rayos cósmicos en las condiciones de transito; así como a las condiciones de reentrada, y en todos los casos se han encontrado bacterias que sobreviven a los experimentos.

Hoy por hoy no hay una clara certeza de que la panspermia interestelar o interplanetaria ha ocurrido entre estrellas o en nuestro Sistema Solar, en la Tierra; pero si hay indicios que pudieran indicar que ocurrió.

Panspermia Interplanetaria o Interestelar: ¿Cómo pudo ocurrir?

Cuando uno observa la inmensidad del Universo (46,500 millones de años luz de radio en todas direcciones de acuerdo a la cosmología del Big Bang); o la distancia a la que se encuentra la galaxia más cercana Canis Major a 25,000 años luz o una de las más alejadas de nuestro grupo local de galaxias (Andrómeda) a 2.5 millones de años luz ; o la distancia a la estrella más cercana a la Tierra (Próxima Centauri) aproximadamente 42’000,000’000,000 km (42 billones de km) o lo que es lo mismo 4.4 años luz y uno se pregunta cómo pudo ocurrir la panspermia, la respuesta es que cuando menos es complicado, pero no imposible.

Un meteorito con las “semillas de la vida” puede viajar aproximadamente a unos 40 km por segundo, es decir en un año podría recorrer 1,260’000,000 km; en poco más de 33,000 años llegaría a Próxima Centaurí y en 187 millones de años alcanzaría Canis Major. Para alcanzar Andrómeda, necesitaría 18,700 millones de años, tiempo que sobrepasa en 5,000 millones de años la edad del Universo observable. 

¿El universo fue siempre así? La respuesta si atendemos a la hipótesis de la gran explosión, la teoría del Big Bang, sería que no. El Universo como lo conocemos hoy, no tiene nada que ver en tamaño con el pasado, y este estaría en constante expansión. Hoy aunque la teoría del Big Bang es la más considerada para explicar el origen del Universo que conocemos, existen otras hipótesis menos aceptadas donde se plantea de forma distinta el origen del Universo (ver en esta web el apartado sobre el Origen del Universo).

La idea de la gran explosión se debe a un simple hecho observado: las galaxias se alejan unas de otras. Si este movimiento diera marcha atrás en el tiempo a lo largo de unos 13,700 millones de años, la edad del universo observable, todas las galaxias o sus precursoras estarían apiñadas. La teoría de la relatividad de Einstein predice que se acumularían en un punto de densidad infinita, la singularidad de la gran explosión.

Hoy sabemos (Bahram Mobasher y Naveen Reddy 2013 Nature) que hay galaxias que se formaron cuando el Universo tenía 700 millones de años, es decir a esa temprana edad ya existían estrellas, los sistemas capaces de generar los planetas.

También sabemos hoy (Estudio NASA Kepler Telescope 2013 PNAS) que uno de cada cinco estrellas como el Sol tienen planetas habitables. El estudio ha analizado 42,000 estrellas similares al Sol y encontraron 603 planetas candidatos, de los cuales 10 estaban a la distancia adecuada.

Existe una zona en la órbita de la estrella donde el agua líquida en su superficie puede existir, es la zona habitable que denominan los astrónomos. Más cerca de la estrella sería un mundo muy caluroso, y más lejos un planeta helado.

En nuestra galaxia, la Vía Láctea, un 22% de las estrellas parecidas al Sol tendrían planetas en la banda orbital adecuada.

Eric Petigura comenta en su artículo que probablemente a no más de 12 años luz haya planetas donde puede existir la vida. Los planetas como el nuestro serían relativamente comunes.

En la Vía Láctea hay más de 100,000 millones de estrellas y solo es nuestra galaxia, y hay millones de galaxias.

Por lo tanto no es tan extraño un mundo como el nuestro.

¿Cuándo surgió la vida en el universo?  Estudios recientes calculan,  aplicando una variación de la ley de  Moore a la evolución bilógica, que en el universo que conocemos la vida surgió hace 9,700 millones de años con un error de ± 2,500 millones de años. La vida en la Tierra se puso de manifiesto hace unos 3,500 millones de años. Luego es posible que la vida en la Tierra surgiera de otros mundos. ¿Cuánto ha viajado un meteorito que saliera de ese mundo primigenio con vida, en el lapso de tiempo entre que se origina la vida en el Universo y se manifiesta en la Tierra (6,200 millones de años)?, bueno multipliquemos esta cifra de años por 1,260 millones de km que recorre un meteorito en un año y veremos que podría llegar a casi un tercio aproximadamente (800,000 años luz) de la distancia de la Tierra a Andrómeda. Desde esa zona de radio 800,000 años luz debería de haber llegado la vida a la Tierra en un Universo como el actual.

Variación de la Ley de Moore aplicada a la evolución biológica

La ley de Moore original, realmente no es una ley en el sentido científico, sino más bien una observación, viene a expresar que aproximadamente cada dos años se duplica el número de transistores en un circuito integrado. Ha sentado grandes saltos de progreso, aunque parece que las expectativas en el mundo de los chips de seguir creciendo en su capacidad empiece a verse limitada.

La equivalencia de la ley de Moore aplicada a la evolución biológica (Alexei A. Sharov y Richard Gordon (2013). Life Before Earth y Sharov, Alexei A. (2006). "Genome increase as a clock for the origin and evolution of life), va en la dirección de ver como fue el pasado más que en predecir cómo será el futuro. Una observación de cómo ha evolucionado la complejidad biológica (la longitud de ADN funcional no redundante en el genoma) sugiere que se ha duplicado cada 376 millones de años. La posición cero de ordenadas nos indicaría el tiempo en el que se dio el primer nucleótido en la cadena de ADN.
Parece más evidente con los datos disponibles, que la panspermia interestelar o interplanetaria puede haber sucedido y estar sucediendo en el universo que conocemos, y que pudo ser y es más común de lo que podemos pensar, y por tanto que la vida en la Tierra pudo surgir o ser catalizada por la llegada masiva de meteoritos con vida o con precursores de la vida.

Puntos más Débiles de la Teoría de la Panspermia Interestelar o Interplanetaria

¿Es posible que ese material interestelar con vida o proto-vida, que debe viajar durante tanto tiempo y distancias, siga manteniendo las propiedades que le permitan transferir o ser catalizador de vida en otros mundos?

La experimentación es imposible de realizar, solo mediante la simulación es posible encontrar una respuesta a esto. Siempre nos quedará la duda.

Bibliografía Relacionada con la Panspermia

Astronomical Origins of Life: Steps Towards Panspermia
Vida Inteligente en el Universo
Anaxágoras y el origen de la panspermia
The Andromeda Strain