Panspermia dirigida: ADN sintético en planetas bioformados

 

A medida que continúan nuestros avances tecnológicos, los científicos están comenzando a convertir lo que era ciencia ficción en realidad. Conceptos como la terraformación y el viaje entre estrellas son cada vez más alcanzables, dando vida al sueño de que algún día colonizaríamos otros planetas. La panspermia dirigida es un método para alterar un planeta hostil y deshabitado a un entorno más parecido a la Tierra, y el profesor Roy Sleator y el Dr. Niall Smith del Instituto de Tecnología de Cork proponen que el ADN sintético puede ser el enfoque más eficiente.

 

La doble hélice del ADN controla la composición genética de la vida en la Tierra.

Viajes interplanetarios. Terraformación. ADN sintético. Todos estos suenan como puntos de la trama de las novelas clásicas de ciencia ficción, pero la ciencia cotidiana está cerrando la brecha entre los conceptos que antes estaban reservados para la fantasía y la investigación que marca los límites del desarrollo humano. La idea de que la humanidad algún día podría abandonar la Tierra y colonizar planetas en toda la galaxia es un sueño inspirador que se está convirtiendo rápidamente en realidad, gracias a los desarrollos de vanguardia en una variedad de disciplinas científicas.

Una de esas disciplinas es la astrobiología, que es la intersección de la biología y la física. La estructura genética de la vida en la Tierra está controlada por la doble hélice del ADN. Desde su descubrimiento, los biólogos han estado investigando exactamente cómo decodificar esta hélice para extraer la información que contiene y comprender cómo controla los atributos físicos de la vida. Hemos secuenciado con éxito nuestro propio genoma y la edición de genes es común en la investigación. Mientras los biólogos estudian lo microscópico, los físicos buscan planetas enteros más allá de nuestro sistema solar. A medida que mejoran las técnicas de teledetección y telescopios, pueden estudiar los cuerpos planetarios, identificando sus condiciones atmosféricas y superficiales. La astrobiología reúne estos dos enfoques a medida que los investigadores analizan los orígenes de la vida en la Tierra, así como también buscan evidencia de vida en otros planetas.

El profesor Roy Sleator es biólogo molecular en el Instituto de Tecnología de Cork en Irlanda. Trabaja junto con el Dr. Niall Smith, astrofísico del Observatorio del Castillo de Blackrock, y los investigadores están particularmente interesados ​​en planetas más allá de nuestro sistema solar que pueden albergar vida. A medida que la población de la Tierra crece y los recursos se estiran, los científicos buscan tanto los planetas cercanos como los que se han descubierto en toda la galaxia como posibles ubicaciones para la propagación de la humanidad entre las estrellas.

Los científicos podrían crear un colono microbiano sintético que estaría perfectamente diseñado para el medio ambiente en un exoplaneta.

Identificación de exoplanetas

Siete planetas del tamaño de la Tierra orbitando en la zona habitable de una estrella que llamamos TRAPPIST-1. Ángel Soler Gollonet / Shutterstock.com

 

La Tierra orbita nuestro Sol a una distancia perfecta para sustentar la vida (la zona habitable). No hay temperaturas extremas, y su ubicación significa que no es ni demasiado caliente ni demasiado frío para el agua líquida, el único cuerpo planetario de nuestro sistema solar donde se encuentra. Los otros planetas y lunas han sido bien estudiados, pero todos parecen carecer de vida o agua líquida y no serían capaces de sostener a los humanos. Marte quizás tiene el mayor potencial como planeta para la habitación humana, aunque dentro de entornos artificiales cuidadosamente controlados, ya que su atmósfera y temperaturas extremas hacen que sea mortal para nosotros salir sin protección.

Si los planetas de nuestro sistema solar no pueden albergar vida, ¿qué pasa con los planetas más allá de estos límites? A principios de la década de 1990, se confirmó el primer exoplaneta (un planeta fuera de nuestro sistema solar). A medida que la tecnología de los telescopios mejoró, los científicos han descubierto aproximadamente 4,000 exoplanetas dentro de la Vía Láctea y muchos más planetas potenciales en espera de confirmación. Los científicos están analizando las condiciones en la superficie de estos planetas y sus atmósferas, con la esperanza de encontrar uno que admita un entorno similar al de la Tierra.

Terraformar un planeta

Las posibilidades de encontrar un planeta con las condiciones perfectas para albergar vida humana son escasas. Por tanto, los científicos estudian el bioformado: la siembra de un planeta con vida.

 

A pesar de esta abundancia de planetas en toda la galaxia, muy pocos están orbitando sus estrellas dentro de la zona habitable que permitiría la presencia de agua líquida. Más recientemente, el satélite de estudio de exoplanetas en tránsito de la NASA descubrió su primer planeta del tamaño de la Tierra dentro de una zona habitable, a raíz de descubrimientos anteriores de planetas del tamaño de la Tierra, como los del sistema TRAPPIST-1 y los hallazgos del Telescopio Espacial Kepler. Si bien los planetas que se encuentran dentro de la zona habitable alrededor de una estrella tienen el potencial de albergar condiciones ambientales ideales para la vida, las posibilidades de encontrar un planeta que ya sea perfecto para la vida específicamente humana son escasas. La terraformación puede ser la respuesta a este problema.

La terraformación es la conformación y modificación artificial de un planeta o luna. El proceso tiene como objetivo alterar un entorno inhóspito para que pueda convertirse en habitable para los humanos. Esto incluye características cambiantes como la química atmosférica, la topografía y la temperatura para que pueda sustentar la vida en la Tierra. Este nivel de ingeniería planetaria, por ejemplo, el uso de espejos solares en órbita para calentar la superficie de un planeta o someter un planeta a los impactos de los cometas, es caro y en sí mismo requiere vastos recursos. También se necesitarían 1.000 años o más para que un planeta como Marte se caliente a una temperatura similar a la de la Antártida.

Bioformación de un planeta

En enero de 2020, el satélite de estudio de exoplanetas en tránsito de la NASA descubrió su primer planeta del tamaño de la Tierra en la zona habitable. El hallazgo se llama TOI 700 d. Yeti punteado / Shutterstock.com

 

Existe un método alternativo para alterar el medio ambiente de un planeta. El profesor Sleator y el Dr. Smith sugieren que el bioformado proporciona una alternativa más rápida para las alteraciones en todo el planeta. Aquí, los organismos modificados genéticamente pueden introducirse en un planeta inhóspito. Estas células podrían modificar gradualmente el ambiente de la superficie y la atmósfera a través de procesos como la excreción de gases o la producción de proteínas mientras utilizan cualquier material disponible en la superficie del planeta. En última instancia, podrían crear un entorno más adecuado para formas de vida complejas y habitable para los humanos. Esta siembra de un planeta con vida se conoce como panspermia dirigida.

Nanocraft podría viajar al 20% de la velocidad de la luz, haciendo el viaje a Próxima Centauri en solo 20 años.

Los biólogos moleculares ya están bien versados en la manipulación del ADN en organismos simples como bacterias y virus. Utilizando varias técnicas, los científicos pueden encontrar un código de ADN específico dentro de una célula y eliminarlo o alterarlo. Esto nos permite tratar y prevenir enfermedades, corregir defectos genéticos y mejorar los rendimientos de los cultivos.

Los científicos están aprendiendo constantemente más sobre las condiciones ambientales en los exoplanetas y, a medida que mejoren las tecnologías de los telescopios, será posible realizar análisis precisos de las condiciones atmosféricas y de la superficie en cuerpos distantes. Una vez que sepamos más sobre un planeta, el profesor Sleator y el Dr. Smith proponen que los organismos biológicos simples que ya se encuentran en la Tierra podrían adaptarse para sobrevivir en condiciones específicas utilizando técnicas de ingeniería genética. También ha habido ejemplos exitosos de ADN completamente sintético elaborado a partir de secuencias genómicas digitalizadas. Si bien los científicos se encuentran en las primeras etapas de la biología sintética y están diseñando digitalmente un microbio completo, el equipo de investigación sugiere que este método sería, en última instancia, el más exitoso para la creación de los primeros colonizadores. Usando millones de simulaciones por computadora basadas en las condiciones planetarias conocidas, los científicos podrían crear un colono microbiano sintético que estaría perfectamente diseñado para el medio ambiente en un exoplaneta.

El programa "Breakthrough Starshot" tiene como objetivo diseñar nanocraft de vela ligera capaz de cruzar grandes distancias y transportar ADN a través del espacio. ESO / CC POR

 

Como especie, apenas estamos comenzando a viajar lejos de nuestro planeta de origen. Hemos aterrizado con éxito en la Luna, el cuerpo planetario más cercano a nosotros, apenas estamos comenzando a explorar Marte en detalle utilizando rovers, y las sondas han pasado volando por todos los cuerpos planetarios principales. Las sondas Voyager 1 y 2, lanzadas en la década de 1970, son actualmente los únicos objetos artificiales que llegan al espacio interestelar fuera de nuestro sistema solar.

Las distancias en el espacio son casi demasiado vastas para comprender. Próxima Centauri es nuestra estrella más cercana a 4.2 años luz de la Tierra. Su exoplaneta en órbita dentro de la zona habitable, llamado Próxima b, es un potencial planeta candidato para la colonización. La sonda Voyager 1 tardaría alrededor de 73,000 años en llegar a este planeta a su velocidad actual.

El ingenio humano está expandiendo constantemente nuestros horizontes tecnológicos, y el profesor Sleator y el Dr. Smith proponen el uso de un método alternativo para los viajes interestelares. Los organismos a medida que comenzarán a bioformar un exoplaneta son de tamaño extremadamente pequeño, visibles solo con equipo microscópico. Esta pequeña carga útil no requeriría una gran sonda o nave espacial para transportarla, pero podría llegar a un exoplaneta a través de una nanocraft. El programa “Breakthrough Starshot”, fundado en 2016 por Yuri Milner, Stephen Hawking y Mark Zuckerberg, tiene como objetivo diseñar nanocraft de vela ligera capaz de cruzar vastas distancias espaciales más rápido que cualquier cosa que hayamos logrado hasta ahora. Con un tamaño de alrededor de un centímetro, estas micro naves espaciales contienen todo lo necesario para los viajes interestelares, incluidas una antena, células solares y una radio. Se alimentan con una vela de luz, un cuadrado de 4 metros de tamaño que sería propulsado por láseres terrestres. Estas diminutas naves serían capaces de viajar al 20% de la velocidad de la luz, haciendo el viaje a Próxima Centauri en solo 20 años.

Carga Valiosa

MarcelClemens / Shutterstock.com

 

Si bien el ADN sintético y los organismos hechos a medida pueden ser la clave para la bioconformación de planetas para la habitación humana, también proporcionan una importante instalación de almacenamiento de big data. La información se puede descomponer digitalmente en código binario, que luego los científicos pueden traducir en la secuencia de bases de ADN utilizando las cuatro bases de ADN: adenina, guanina, citosina y timina. Es la secuenciación y la unión entre estas bases lo que forma nuestra codificación genética única. Convertir información en código genético significa que el ADN también puede funcionar como un medio de almacenamiento de big data. 1 kilogramo de ADN tiene el potencial de almacenar todos los datos del mundo. Esto nos proporciona un almacén de información alternativo que podría transportarse fácilmente a través de las estrellas en una nanotecnología, tal vez para algún día ser interceptado por otra forma de vida o para actuar como un registro de la humanidad mucho después de que nos hayamos ido.

Por: Ichi.PRO

Referencias de artículos

Sleator, R. y Smith, N. (2019). Terraformación: última frontera de la biología sintética. Archives of Microbiology, 201, 855–862.

Sleator, R. y Smith, N. (2017). Panspermia dirigida: una perspectiva del siglo XXI. Science Progress, 100 (2), 187-193.