TTAGGG

Nota: El título esta bien escrito, no crean que mi hamster caminó sobre el teclado. El TTAGGG será explicado en el texto.

Hace poco termine de leer un libro titulado "La vida inmortal de Henrrieta Lacks" de una autora llamada Rebecca Skloot. El libro es muy entretenido y he de clasificarlo como "bueno" y el tema es de lo mas fascinante, nada menos que la historia de las primeras células humanas que se lograron reproducir en el laboratorio. El uso de estas células ha sido fundamental en el desarrollo de la medicamentos y tratamientos para una variedad de enfermedades. Pero mientras que el libro deja muy claro que estas células, llamadas HeLa, son muy importantes y que su principal característica es la habilidad que tienen para reproducirse, no se aclaran algunos aspectos básicos que dejan la trama del libro incompleta y al lector con muchas preguntas, al menos a mí me dejo con la sensación de que el libro terminó mucho antes de tiempo. Así que atenderemos a la pregunta de: ¿Por que las células HeLa logran sobrevivir y reproducirse cuando otras no?

Células HeLa dividiéndose.

En primer lugar, han de saber que las células HeLa fueron extraídas de un tumor (un tumor es un crecimiento descontrolado de células). Es decir que son células cancerosas. Y la lo que hace a estas células problemáticas es que no cumplen con el ciclo de vida normal de una célula, es decir, algunas deben de morir periódicamente para que el número de células se mantenga. Imaginen una parte del cuerpo cualquiera, el brazo por decir algo. Ya saben que las células se reproducen dividiéndose, es decir una célula se parte en dos para generar dos "células hijas", ahora, si algunas no murieran de cuando en cuando, tendríamos que nuestro brazo se duplicaría de tamaño ante cada división. Por esto algunas células han de morir para dejar espacio a las nuevas. ¿Pero que pasa en las células HeLa? Lo particular dichas células es que al dividirse contienen una versión activa de una substancia llamada telomerasa, la cuál regenera los telómeros. ¿Todo claro? Quedaría mejor si explicamos los que son los telómeros. Para ello recordemos primero lo que son los cromosomas.

El ADN que tenemos en cada una de nuestras células esta divididos en segmentos llamados cromosomas. Cada uno contiene una cierta cantidad de genes codificados en ADN que se necesitan, no solo para que la célula construya mas células, sino también para que se mantenga funcionando, oxidando azúcares, ensamblando proteínas y haciendo todo lo que una célula feliz y decente hace en un día normal, por lo tanto si suceden errores en el ADN sería un verdadero problema y esos errores ocurren de forma natural, son las mutaciones, las cuales tienen como causa la radiación del ambiente o la influencia de sustancias ajenas al cuerpo. Y mientras que existen mecanismos que reparan esos errores, estos también dependen del ADN.

Otro problema es que en cada ocasión que se da la división celular, se degrada un poco de los cromosomas, en especial de los extremos (al igual que un pedazo de cuerda se va separando primero de los extremos). Esto tiene una variedad de implicaciones, como por ejemplo, que se puede dar un numero finito de divisiones, y por lo tanto una célula de un feto, digamos, y la descendencia de esta solo se podrá reproducir durante cierto tiempo. Por lo tanto (y otras razones medicas), somos mortales. Este límite en la cantidad de veces que se puede copiar cada cromosoma implica que cada nueva copia tenga errores y mientras mas veces sea copiada, mas errores tendrá, hasta que deje de funcionar adecuada mente y la célula pierda parte de sus funciones (a esto le llamamos "envejecer"). Pero si es de los extremos de donde mas sufre degradación un cromosoma, es en este mismo punto donde se encuentra uno de los mecanismos que nos permiten vivir tanto tiempo (vamos, los humanos somos relativamente longevos).

Evolutivamente es un mecanismo muy sencillo, pero cumple muy bien su función. Cuando se le descubrió no se sabía para que era, es parte de lo que los genetistas llamaron "ADN no-codificante" o si habían tenido un mal día "ADN basura" ya que no contiene información que le sirva a la célula y aparentemente no sirve de mucho (casi como un discurso de campaña electoral, pero sin ser tan inútil). Se trata de secuencias de nucleótidos (los bloques constructores del ADN) que se repiten muchas veces. Los nucleótidos se designan con las letras; A,T,G y C. Esta secuencia que se repite es TTAGGG (ahora ya saben porqué el título de la entrada), por lo que en los extremos de cada cromosoma tenemos largas cadenas de:

...TTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGG...

Estas largas cadenas de TTAGGG son los famosos telómeros. Largas secuencias de ADN encontradas en los finales de los cromosomas que no dicen nada importante pero ocupan espacio (algo así como la sección de Espectáculos en el periódico) y que sirve para proteger al resto del cromosoma del deterioro causado por cada división (esto no lo hace un discurso de campaña electoral).

Imagen de los cromosomas (estructuras grises) con los telomeros resaltados en blanco.

Bien, cada célula nace con una cantidad fija de TTAGGGs, los cuales se van degradando. Esto telómeros le dan a la célula algo de tiempo antes de que inicie la perdida de funciones, extendiendo nuestra vida. Y la dichosa telomerasa, lo que hace es agregar TTAGGGs a los telómeros para darles su longitud adecuada. Ahora imaginen lo que pasa en las células HeLa, con la telomerasa activa durante la división celular. ¡Los telomeros, y por lo tanto, los cromosomas, nunca decaen! ¡Por lo que la célula sigue viva y se reproduce una y otra y otra y otra vez! Si se trata de una célula en un laboratorio esto es muy bueno ya que tendrán células dependiendo de cuanto alimento les pongan, pero si es una célula en el cuerpo, esto es un tumor.

Así que esto es lo que hace a las células HeLa tan relevantes, el tener la telomerasa activa. Y antes de que pregunten; No, no puede tomar telomerasa para rejuvenecer y cualquier cosa que les quieran vender, les garantizo que no es telomerasa y/o no los rejuvenecerá.

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Mecanica Evolutiva 3

Como se vió en la entrada anterior de la serie, la evolución no tiene una dirección dada, simplemente tiende a mantener las especies vivas o desaparecerlas si no se adaptan a una velocidad adecuada. ¿Pero si la evolución no tiene una dirección, meta, propósito o inteligencia alguna tras de ella, entonces como es que algunos organismos no relacionados entre sí presentan ocasionalmente las mismas formas o soluciones para algún problema? A este fenómeno se la llama Convergencia Evolutiva y como veremos a continuación es fácil de explicar.

Esquema de la estructura de los tres tipos principales de alas. Las de los murciélagos, las aves y los insectos, nótese la diferencia en la estructura interna, sin embargo todas sirven para volar.

Pensemos en algún ejemplo de Convergencia, dos que vienen a la mente son las alas y las aletas. Por ejemplo, los Murciélagos (mamíferos), los Pterodáctilos (reptiles) y las Palomas (aves) todos tienen alas. Mientras que las ballenas, ictiosaurios y peces tienen aletas. Pero mientras que cada uno de estos grupos tiene alguna estructura en común (aletas o alas) cada uno la adquirió de forma diferente y la genera de alguna manera en particular.

Ejemplo de convergencia para llenar un nicho, el de depredador aéreo. Las tres especies, aunque diferentes, comparten la misma conducta de ser depredadores aéreos.

Veamos un ejemplo; las alas de las aves, insectos y los murciélagos. Como ya se imaginarán, las aves obtuvieron sus alas muy temprano en su evolución, de hecho las definió en su forma moderna. Esto ocurrió cuando algunas especies de dinosaurios comenzaron a adquirir una serie de mutaciones que les dotó de plumas y causó una serie de modificaciones en su estructura osea y conducta. Inicialmente las plumas tenia la función de dar protección térmica, es decir, mantener al dinosaurio caliente, de manera muy parecida al pelo de los mamíferos, pero en cuanto nuevas modificaciones dieron a las plumas su estructura plana (las primeras plumas eran como las plumas de los pollitos, dando al dinosaurio una apariencia un tanto "pachoncita") permitían al animal durar mas tiempo en el aire en caso de que saltar, algo muy útil si quieres correr tras una cena que huye por un terreno irregular. Con el tiempo las plumas fueron adquiriendo un papel mas y mas importante y finalmente permitieron a sus dueños volar de manera controlada.

Un caso de convergencia pero en los océanos. De nuevo las tres especies son diferentes pero adoptan conductas similares.

La estructura de dichas alas es la de una extremidad modificada, es decir el "brazo" entero del animal.

En cuanto a los murciélagos, las alas comenzaron gracias a mutaciones que alteraron la la longitud de los dedos y consecuentemente la extensión de la membrana entre los mismos. En este caso la mencionada membrana nada tenía que ver con mantener al animal caliente pero sí generó una superficie suficientemente grande como para permitir que la fuerza del aire sea suficiente como para mantener al animal en el aire. Esto también permitió al murciélago explotar nuevas fuentes de alimento y una locomoción mas rápida.

En este caso, el ala tiene una estructura osea derivada de la "mano", es decir, los huesos del ala son los huesos de la "mano" pero en proporciones muy diferentes a las originales.

Ejemplo de convergencia en la aparición de pinzas en la cabeza de los insectos. Se muestra la relación evolutiva y se ve que aquellos con pinzas no están necesariamente relacionados como especies cercanas.

Y el tercer caso de alas, las de los insectos son algo completamente aparte. Las alas de los insectos aparecen (obviamente) sin huesos. Son membranas que se suelen mantener extendidas gracias a la presión de fluidos dentro de una estructura de pequeños capilares.

Estos tres ejemplos son útiles para ver como aparecen tres estructuras diferentes que cumplen la misma función en diferentes animales, esto es la convergencia evolutiva. Y el ejemplo no se limita a extremidades, sino que se puede dar con el animal entero. En ocasiones dos ecosistemas diferentes tienen especies diferentes ocupando el mismo nicho, es decir, cumpliendo la misma función. Por ejemplo, el ser el principal depredador en tierra, ser carroñero o alimentarse de ciertos insectos. Esto se puede ver muy bien entre mamíferos placentales y marsupiales. En Australia, por ejemplo, donde son muy dominantes los mamíferos marsupiales se pueden encontrar especies que cumplen con los papeles que en otras partes del mundo cumplen otros mamíferos (si es que no han encargado ya de extinguir dicha especie).

Ejemplo de especies que ocupan el mismo nicho en ecosistemas diferentes. La columna de la izquierda son mamíferos placentales y a la derecha están los marsupiales.

La lección es esta; mientras que la evolución en su actividad carente de dirección puede dar origen a una variedad impresionante de seres, existen "nichos" en el ecosistema, estos son lugares que se ocupan por especies que tienen una conducta dada sin importar los detalles de su forma (siempre que la forma les permita la conducta en cuestión).

Es de gran importancia para nosotros ya que vemos que lo importante es llenar el nicho y por lo tanto se permite, en caso de perder una especie, remplazarla con otra de conducta similar, dándonos un método de bio-remedición para ecosistemas muy dañados. Y también nos ayuda a entender algo muy curioso que suele observarse en la historia de la vida, después de cada extinción masiva (eventos en los que mas del 50% de las especies muere) el nuevo ecosistema adopta las mismas relaciones entre las especies nuevas que evolucionen a partir del evento de extinción. Y esto a su vez, no permite entender mejor el "Equilibrio Puntual" de Gould, ya que la tendencia a ocupar los nichos vacíos es lo que permite a las especies a adaptarse para intentar explotar el lugar dejado por los extintos.

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De vacaciones a Europa

¿No le gustaría pasar este verano en Europa? A mi sí, nada como estar sumergido en un océano permanentemente oscuro y tener que cruzar una capa de hielo de varios kilómetros de espesor para salir a la superficie. O pasear por los cañones con suelo y paredes de hielo y temperaturas mas bajas de las que cualquier ser humano a experimentado. El único inconveniente podría ser que cualquier mensaje enviado a casa, aun por ondas de radio, tardaría alrededor de una hora en llegar. Y se podría desorientar un poco el hecho de ver al sol tan pequeño y distante. Eso sí, que cada quién traiga su propio oxigeno por que no hay atmósfera apreciable.

Vista de Júpiter y el vecino Io desde la superficie de Europa, justo afuera de una de las grietas.

Creo que para estas alturas ya se dieron cuenta de que no me refiero a "Europa" como el lugar donde se encuentra la torre Eiffel, el Coliseo o el palacio de Buckingham. Y que no es el lugar para comer jamón (se recomienda España), pescado con papas (Inglaterra, ¿donde mas?) o pasta. Me refiero a Europa, una de las cuatro grandes lunas de Júpiter. Estos cuerpos fueron descubiertos por Galileo Galilei en 1610 y son los primeros cuerpos del sistema solar en ser descubiertos por medio del telescopio, hoy llamados satélites Galileanos.

Animación de Europa.

Aparte de su relevancia histórica (inclusive fueron considerados "heréticos"), los satélites Galileanos son de gran interés astronómico, no solo por ser cuatro de las lunas mas grandes (de hecho, Ganímedes es la mas grande del sistema solar, casi del tamaño de Marte) sino por que son cuerpos muy especiales. Por ejemplo, Io es el único cuerpo, aparte de la Tierra, con volcanes activos en el sistema solar, aunque sus volcanes arrojan compuestos de azufre, y de estos mismos, se forman ríos y lagos en su superficie. Pero en esta entrada quiero hablar mas bien sobre Europa.

Los cuatro satélites Galileanos con Júpiter en el fondo. En en sentido de las manecillas del reloj, iniciando arriba a la izquierda; Io, Europa, Calisto y Ganímedes

Este satélite casi del tamaño de nuestra luna esta cubierto de una sustancia muy extraña en el sistema solar exterior (donde se encuentra), agua. Específicamente, esta cubierta de una capa de hielo de agua, tal como en el de los casquetes polares en la Tierra. El núcleo de Europa es de roca, pero en la zona intermedia, donde la Tierra tiene magma, se encuentra un océano de agua líquida ("agua líquida" puede parecer obvio , pero en el sistema solar el agua suele encontrarse como un sólido, solo en la Tierra la mayor parte del agua es líquida).

Este extraño arreglo, un núcleo rocoso, rodeado por un océano cubierto totalmente por una capa de hielo da origen a una situación muy interesante para los astrónomos, en especial, los exobiólogos (quienes estudian las condiciones físicas y químicas necesarias para la vida desde un punto de vista astronómico) ya que es uno de los lugares candidatos a contener el potencial de albergar vida, aunque sea a nivel microbiano.

Diagrama del interior de Europa mostrando su mar interior. No será el Mediterraneo, pero no negaran que es interesate.

Ahora veamos, Europa contiene cuerpos de agua grandes y térmicamente estables y materiales orgánicos tanto de su interior como de cometas que impactaron con ella hace millones de años, es decir, tiene lo necesario para que se den reacciones químicas similares a las que dieron origen a la vida en la Tierra. La pregunta es ¿existe suficiente energía para llevar acabo de las citadas reacciones? En la zona del sistema solar donde se encuentra Europa, la temperatura es tal que el hielo persiste aún cuando le da el sol directamente y es mas duro que muchas rocas en la Tierra. Por estas temperaturas tan bajas conseguir energía no es tan fácil.

Pero la superficie de Europa nos da algunas pistas interesantes. Como se puede ver, la capa blanca de hielo esta cubierta de lineas oscuras. Estas líneas son grietas, las mas grandes, auténticos canales donde la superficie se ha quebrado y material del interior salio para luego congelarse al contacto con el vacío del espacio. Y de hecho ese material oscuro fue agua "sucia" una especie de lodo de polvo con compuestos orgánicos. Lo relevante aquí es que el proceso que generó la energía para quebrar la superficie fue un proceso interno.

Posibles situaciones de emanación de fluidos calientes en Europa, en especial, agua con polvo.

Muchos astrónomos piensan que la perturbación gravitatoria de Júpiter y los otros satélites Galileanos podría ser suficiente como para mover ligeramente y por lo tanto calentar el núcleo de Europa y de esta manera generar un flujo de calor constante en el océano interno (este mismo mecanismo se piensa es el responsable de la actividad volcánica en la luna vecina, Io).

En vista de esto, las principales agencias espaciales han diseñado misiones con el propósito de estudiar el sistema de Júpiter (planeta mas lunas) y luego a Europa con mayor detalle. La mayoría de las propuestas consisten en órbitadores, sondas que se quedan en el espacio entre estos cuerpos tomando datos que ayuden a planear misiones futuras, pero la propuesta que mas me llama la atención, y estoy seguro de no ser el único, es el de mandar una sonda-submarino al océano de Europa.

Para lograr esto se tendría que penetrar la gruesa capa de duro hielo y la forma en que se propone hacer esto es por la vieja e infalible tecnica de ..... "a lo bruto" es decir, dejar caer desde el espacio una especie de dardo que llegue hasta la parte líquida y luego libere un pequeño submarino (alguna variantes incluyen un, mas elegante, taladro). Este pequeño robot tendrá la misión de buscar cualquier tipo de actividad orgánica que pueda detectar.

Disparar un proyectil para hacer un hoyo desde la superficie hasta el manto no será la manera mas refinada de llegar a otro mundo, pero es muy eficiente si se desea mandar un submarino a estudiar, por ejemplo, posibles chimeneas termales.

Pero mientras esperamos que se apruebe el presupuesto para estas misiones, se puede ir corriendo mas simulaciones de océanos cubiertos de hielo, calentamiento por mareas gravitatorias y ¿por que no? planear una vacaciones buscando compuestos orgánicos bajo el hielo de Europa (sin fish & ships).

¿Pasado y futuro de Europa? Se hipotiza que en el pasado Europa contenía agua líquida en su superficie, la que se congeló para generar el cuerpo conocido hoy. Pero en el futuro, cuando el sol sea mas viejo y caliente mas el sistema solar exterior, Europa podría de nuevo contener océanos superficiales.

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¿A quién le dices raro?

Por lo general se ve la evolución como un proceso tardado que actúa a paso lento y constante. Pero la historia de la vida en la Tierra es de lo mas complejo que uno pueda imaginar, el paso de una biósfera poblada por seres unicelulares en la Tierra primitiva, a la Tierra actual con su complejidad de seres y hábitats diferentes es larga y está llena de capítulos muy interesantes. Uno de ellos, es el periodo Cámbrico.

Reconstrucción del Anomalocaris, primer gran depredador, comiendo un Trilobite. Abajo (en verde) se ve un Opabinia, el único animal conocido con cinco ojos. Un Wiwaxia parecido a una esponja con púas se ve abajo a la izquierda.

Este es un periodo que inició hace unos 540 y terminó hace 488 millones de años. Lo interesante es que los seres vivos antes del cámbrico no se parecen a los que vivieron durante o después del mismo. En cada una de estas etapas, el "antes, durante y después" la vida tenía formas diferentes. Y no solo eso, la complejidad tanto de los seres vivos, como de la biósfera aumentó significativamente.

Mapa del planeta Tierra hace 514 millones de años. Nuevas masas continentales surgen del nivel del mar, para dividir el enorme océano Pantalassaico. Nótese que México y Centro América estaban bajo el agua, lo que permite que tengamos fósiles de ese entonces (toda la vida estaba en el océano), sé de fósiles cámbricos encontrados en México,¿alguien a encontrado en Centro América?

Dejemos algo claro, el Cámbrico no ha sido la única explosión evolutiva, unos 33 millones de años antes a esta se dio otra que fue el origen de la fauna Ediacara (un conjunto de seres de estructura diferente), pero nos enfocaremos en el Cámbrico.

Para que el lector entienda la relevancia de este periodo tendría que ver la siguiente gráfica:

Cantidad de especies agrupadas por filio y en función del tiempo, desde al Cámbrico al presente.

En la cuál se ve la cantidad de familias de especies diferentes desde el Cámbrico hasta nuestros días. Nosotros, pertenecemos a los vertebrados que son uno de los grupos de los Cordados, (en inglés, Chordates), entre los cuales hoy se cuentan unas 60,000 especies (de las cuales, la mitad son peces). Pero en el cámbrico contábamos con la representación de solo unas pocas especies, se han encontrado solo unas pocas especies de cordados cámbricos (entre ellos el Yunnanozoon lividum,Cathaymyrus diadexus,Myllokunmingia fengjiaoa y el Pikaia) razón por la cuál, no se tiene mas que una delgada línea durante el cámbrico. Y como puede verse tanto los Cordados como los demás grupos engrosaron sus filas con nuevas especies durante un periodo relativamente corto. Pero lo mas llamativo no es que los grupos tuvieran mas especies, ¡sino que fue cuando surgieron la mayoría de los grupos en sí!

Cantidad total de familias animales. Nótese el incremento porcentual durante el Cámbrico.

Como puede verse en la gráfica, los Artrópodos fueron los mas numerosos (la línea es mas ancha), actualmente este grupo se divide en tres sub-grupos; los insectos, arácnidos y crustáceos. Pero durante el Cámbrico existía un cuarto grupo, los trilobites. Estos eran tan numerosos y variados como los insectos lo son hoy. En general, los artrópodos fueron los dominantes durante este periodo y entre sus filas se encuentran algunos animales que son mas extraños que las criaturas mas raras de ciencia ficción.

Tanta rareza se debió a que el cámbrico fue un periodo en el que se juntaron varios factores; un mar rico en oxigeno, la aparición de minerales con alto contenido de calcio en el fondo oceánico y la formación de grandes continentes. El oxigeno permitió cuerpos mas grandes y complejos, el calcio favoreció la secreción de una cubierta, o caparazón, y los nuevos continentes dividieron el océano generando nuevos ambientes donde la vida se enfrentaría a nuevos retos y nuevas formas de competir. Es decir, el Cámbrico fue un periodo de experimentación. Muchas especies evolucionaron, muchos grupos nuevos, pero solo unos cuantos sobrevivieron hasta nuestros días.

Fósil de trilobite, ciudadano típico de los mares cámbricos.

Entre los terricolas de entonces se cuentan criaturas que hoy no tienen paralelo alguno. Seres con un numero impar (cinco) de ojos. Criaturas que parecían mitad vertebrado, mitad insecto. Animales con su sistema respiratorio en las axilas. Otros con ojos en forma de champiñones y algunos tan extraños que no se sabe a que grupo, familia, o reino pertenecían. En este periodo es cuando aparece el primer gran depredador, el Anomalocaris, un gigante en su tiempo (media aprox. 1 metro). Inclusive hay un ser, justamente llamado Haluccigenia, que es tan extraño que no se sabe si los fósiles encontrados están completos o no. Tenía una "cosa" que parecía una cabeza, salvo que no tenía ni boca ni ojos ni nada de lo que va en la cabeza. un par de hileras de "cosas" que no se sabe si eran espinas o algún tipo de patas rígidas, y una serie de siete "tubitos" flexibles que se proyectan hacia afuera y terminan en orificios (¿bocas?), así como un grupo de pequeñas extremidades sin propósito aparente.

Aparte de lo interesante que es el cámbrico para aquellos que nos gustan las cosas extrañas y muertas, este periodo nos enseña dos cosas importantes sobre la evolución. Primero, que existen periodos de evolución rápida. Es decir, mientras que casi siempre la evolución es lenta, cuando cambian las condiciones y se tiene la posibilidad de adoptar nuevas formas, las especies rápidamente se adaptan para explotar las nuevas oportunidades y experimentar con nuevas formas y conductas. Segundo, de todas las formas posibles que surgen, solo unas cuantas llegan a sobrevivir.

Reconstrucción (arriba) y fósil (abajo) de un Pikaia, en la imagen inferior vemos dos Pikaias que murieron cerca uno del otro. Esto era lo más parecido a un humano que se encontraba en el cámbrico, al menos también tenía columna vertebral, bueno, una versión primitiva.

Vale la pena notar, que seres del grupos de los "dominantes" como el gran depredador Anomalocaris, no dejaron descendencia mas allá del Cámbrico, mientras que el pequeño y discreto Pikaia dejo como descendientes a todos los vertebrados actuales, desde peces y tiburones, a elefantes y humanos.

Hurdia Victoria, pariente recién descubierto del Anomalocaris, muy parecidos salvo por el caparazón de propósito desconocido enfrente de la cabeza.

Mientras que otros, como el Haluccigenia, se piensa que no dejo descendientes (si es que está entero).

Reconstrucción (arriba) y fósil (abajo) del Haluccigenia. Interpreten el animal como quieran, los paleontólogos no saben que hacer de él.

Reconstrucción (arriba) y fósil (abajo) del Marella Splendis. un animalito muy común del cámbrico, el que tenía el sistema respiratorio justo debajo de las patas. Según la leyenda y chisme, el descubridor de este interesante, aunque poco estético animalito se emocionó tanto con el estado de preservación del fósil, que lo nombró en "honor" a su esposa. Se desconoce cuantas noche pasó en el sillón.

Mucho falta todavía por estudiar de los fósiles de tan activo periodo, mientras tanto, de cuando en cuando salen noticias sobre nuevos y extraños organismos de los mares de nuestro planeta, en un tiempo mucho antes de que las plantas se asomaran a tierra firme.

Myllokunmingia fengjiaoa, una especie primitiva de algo parecido a un pez del cámbrico.

¡Agua! (en Marte)

El 25 de Mayo del 2008, la sonda Phoenix llegó a nuestro planeta vecino, Marte. Desde esa fecha hasta el 10 de Noviembre del mismo año envió una gran cantidad de datos y 25,000 fotografías de regreso a la Tierra. Esta misión fue también la primera en que se usaba un microscopio de fuerza atómica afuera de la Tierra y entre sus múltiples descubrimientos se encuentra la primer "nevada" registrada en Marte (de hecho, la primera a fuera de la Tierra). Pero el equipo de cientos de científicos del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y de la Universidad de Arizona sigue aún analizando los datos pues aún hay suficiente como para mantenerlos ocupados durante meses o quizá hasta años.

Marte, planeta vecino de la Tierra. Es el cuarto en orden desde el sol. En esta imágen se puede ver el casquete polar norte (de nieve de bióxido de carbono) y algunas nubes.

Pero en estos últimos días el descubrimiento que a acaparado la atención de todos es el de gotas de agua en una de las patas de Phoenix. Esto llama la atención porque hasta antes de ver las fotografías y analizar un poco los datos se consideró que la existencia de agua líquida era imposible en Marte.

Detalle de la superficie marciana donde se notan laderas de un cañon que han sido erosionadas por un líquido.

Ahora, pongamos este descubrimiento un poco en contexto.

Ya es ampliamente aceptado que Marte fué, en un pasado, mas parecido a la Tierra de como es ahorita. Hoy Marte es un planeta desértico pero muy frío, su atmósfera es muy tenue (tiene el 0.8% de la presión en la superficie que la de la Tierra) y está constituida principalmente de bióxido de carbono. Se sabe también que la radiación ultravioleta del sol llega sin obstáculo a su superficie (no tiene, como la Tierra, capa de ozono) y que carece de magnetósfera, por lo que su tenue atmósfera se ha estado erosionando lentamente a lo largo de los milenios.

Vista casi lateral de la tenue atmósfera marciana, el enrojecimiento se debe al polvo flotando en el aire.

Entre las cosas que se han descubierto sobre Marte es que presenta una gran cantidad de estructuras que se interpretan como lechos secos de antiguos ríos y algunas zonas donde aparentemente, hace mucho tiempo, se acumuló agua formando lagos, algunos de tamaño respetable. En fin, Marte presenta lugares donde se nota la acción de un líquido sobre la superficie. Este líquido se piensa fue agua ya que es el compuesto que mas probablemente se acumularía en grandes cantidades en un planeta con el tamaño y posición dentro del sistema solar de Marte. Solo queda un problema, ¿como existirían lagos y ríos con una atmósfera tan tenue? y ¿a donde se fue toda esa agua?

Mas muestras de terrenos con vestigios de haber estados cubiertos en tiempos remotos con algo líquido.

Bueno el escenario actual en el cuál se piensa en un "Marte húmedo" en el pasado y un "Marte seco" en el presente, explica muy bien todo esto. Según este escenario, la historia de Marte y la Tierra fueron muy parecidas durante los primeros cientos de millones de años su historia. Pero luego, al mismo tiempo que en la Tierra se formaban los grandes continentes, en Marte ocurrió algo que marcaría el destino del planeta. Comenzó a perder su magnetósfera. La magnetósfera, es decir, el campo magnético de un planeta (o estrella) es producido por el núcleo. Se requiere de un núcleo que contenga una gran cantidad de algún material que sea muy buen conductor de la electricidad y que se esté moviendo, por ejemplo, el hierro fundido del interior de la Tierra es lo que nos da nuestro enorme campo magnético. Y este núcleo terrestre es tan grande y contiene tanto calor que se mantendrá fundido durante todo el tiempo que viva el sol (y por lo tanto la Tierra), con lo que nos asegura tener magnetósfera para mucho, mucho tiempo. Pero Marte, un planeta mas chico con un núcleo mas pequeño no pudo retener suficiente calor como para mantenerse fundido hasta nuestros días y en consecuencia ocurrieron dos cosas. Se detuvo la actividad tectónica (se "apagaron" los volcanes y se dejaron de mover las placas del planeta) y también se debilitó considerablemente su campo magnético. Pero al debilitarse el campo magnético, el viento solar logró llegar hasta la atmósfera, lentamente erosionando las capas superiores hasta retirar la mayor parte de los gases que la constituyen. Así, en la superficie comenzó a descender la presión atmosférica y como para mantener agua en estado líquido se requiere de cierta temperatura y presión atmosférica se perdieron las condiciones para mantener los cuerpos de agua.

Así, se explican varias observaciones en Marte; las marcas de agua en la superficie, los minerales magnetizados (mostrando una antigua magnetósfera), los volcanes extintos, la baja presión atmosférica y la ausencia aparente de agua líquida.

Pero (ya llego el "pero"), ahora resulta que la misión Phoenix tomó esta fotografía de una de las patas de la sonda:

Pata de la sonda Phoenix, mostrando lo que al parecer son gotas de agua super-salada.

que de acuerdo con el equipo de analistas antes mencionado se trata de nada menos que de agua líquida. Ahora esta agua tiene una propiedad que puede explicar su presencia en el planeta rojo, es sumamente salada, y de esta manera aumenta mucho su densidad y viscosidad permitiéndole existir con presiones y temperaturas mucho mas bajas. Y de hecho esto concuerda con el modelo, ya que si el agua original de Marte era salda, al irse evaporando la concentración de sal fue aumentando permitiendo a una cantidad reducida de agua super-salada sobrevivir.

Ahora, la pregunta obvia es ¿que implica esto para la búsqueda de vida? Pues en realidad cambian muy poco las cosas, mientras que aún así no se espera encontrar hombrecillos verdes o en su caso, algún ejemplar de vida compleja (lo siento Jaimito), sí facilita las cosas para encontrar alguna que otra bacteria extremofílica (en la Tierra hay algunas bacterias que podrían vivir en dicha agua).

Un bello y soleado día en Marte, aunque con temperaturas varios grados abajo de cero.

Y entre las cosas que aún quedan por hacer con los datos de la misión Phoenix es precisamente averiguar si en alguna parte de Marte (bajo la superficie, los polos, dentro de las piedras, etc.) podrían existir mas condiciones propias para que existan bacterias.

A pesar de esto aún no se encuentra ninguna evidencia de vida en Marte. Estará medio mojado, pero sigue muerto.

Marte estará muerto pero al menos es un planeta amistoso y hasta sonríe al ser fotografiado, aquí nos muestra un cráter con una carita feliz.

Como siempre espero sus preguntas y comentarios y les deseo cielos claros y suelos blandos.

Fuente: ScienceDaily

Recientes consideraciones sobre la vida extraterretre (poniendo a SETI "de patitas en la calle")

En la década de los 60s inició un proyecto de búsqueda de vida extraterrestre al que se le bautizó como SETI. A diferencia de las charlatanerías sobre marcianitos en los jardines, platillos voladores secuestrando vacas y esas cosas que le encantan a Jaime Maussan, SETI tenía bases científicas, y a pesar de que aun no encuentra ninguna evidencia de inteligencia extraterrestre ha llamado la atención por la fundamentación que presentó.

Para que el proyecto SETI fuera científicamente válido, debía estar basado en resultados verificables y en razonamientos lógicos y coherentes. No se vale simplemente decir "pues mi vecino dijo que vio un marciano, eso prueba que el gobierno sabe de extraterrestres y nos esconde la verdad". Para lograr esto, un equipo dirigido por Frank Drake y en el cuál participaban Carl Sagan y otros astrónomos de renombre decidieron plantear las bases del proyecto siguiendo una secuencia de pensamiento de la siguiente manera:

El objetivo es buscar vida en otros planetas, pero no se tiene la tecnología para detectar vida directamente así que deberíamos buscar algún derivado de la vida. Pero es muy difícil detectar un derivado de una biología desconocida. Por lo tanto buscaremos mejor algo muy claramente distinguible de cualquier fenómeno natural que no corresponda a algo vivo. Es decir, un producto de "tecnología" extraterrestre.

Conjunto de radio telescopios, estos fueron algunos de los utilizados por SETI.

Pero, ¿como será el producto de una tecnología desconocida de una especie desconocida con una cultura y biología desconocidas (al menos de que diga "Made in Mars" será difícil distinguirlo)? Veamos, si una especie es tecnológica, es por que entiende la naturaleza y puede modificarla para lograr sus propósitos (definición de tecnología). Si esa especie, por mas diferente que sea, logra entender la naturaleza, es por que tiene algún equivalente a lo que los humanos llamamos "ciencia" (base de la tecnología). Si tiene algún equivalente a la ciencia también tendrán algo parecido a las matemáticas (aunque sea en alguna forma muy extraña), y tarde o temprano se darán cuenta de que muchos procesos naturales se pueden describir por secuencias de números que tienen muchas formas diferentes, pero ninguna con puros números primos.

Los números primos son aquellos números enteros que al dividirlos dan un resultado también entero solo si se dividen entre si mismos y en entre 1. Algunos primos son; 1,2,3,5,7,11,13,17,23,29,31,37,... si se fijan, se pueden dividir entre ellos mismos y entre 1 y dan un resultado entero, si lo dividen entre cualquier otro numero da fracciones (por ejemplo 13/13=1, entero, 13/1=13, también entero, pero 13/2=6.5 NO entero ).

Entonces Drake y compañía dijeron: La forma mas fácil de encontrar a alguien es si ese alguien también nos esta buscando y llama nuestra atención. ¿Como llamaríamos la atención de alguien con tecnología, que es muy diferente y se encuentra en alguna estrella lejana? Pues enviando de manera artificial una secuencia de números primos. Una buena forma es con ondas de radio, que son baratas energéticamente, rápidas, y si las transmitimos de cierta manera especial (con longitud de la onda de 21 cm) estas viajarán grandes distancias (en esa frecuencia el universo es muy transparente, mas que con luz normal u otra frecuencia).

Por todo lo antes dicho, si alguien recibe una señal de radio con longitud de onda de 21 cm y que transmite puros números primos se tendrá que llegar a la conclusión de que alguien la envió (que no fue algo natural) y podrá concluir que ese alguien:

1. Sabe matemáticas (conoce los números primos)
2. Conoce la naturaleza (sabe sobre la transparencia del universo en 21 cm)
3. Tiene suficiente tecnología como para emitir y recibir ondas de radio a grandes distancias.
4. Conoce el concepto de "comunicación"

Por lo tanto el proyecto SETI se concentró en buscar esta clase de señales, ya que serían la forma obvia de mandar una tarjeta de presentación interestelar.

Pero como sabían que los demás astrónomos pegarían de gritos en el cielo si les decían que usarían los radiotelescopios (una especie de telescopio que "ve" en ondas de radio) para buscar extraterrestres, tenían que presentar una buena argumentación para decir que era muy probable encontrar civilizaciones extraterrestres. Aquí es donde entró Frank Drake, él propuso una forma de calcular la cantidad de civilizaciones extraterrestres que existan en un momento dado en la galaxia, la ecuación es una larga multiplicación de cantidades:

N=R* x fp x na x fv x fi x ft x D

donde:
N es la cantidad total de civilizaciones comunicativas.

R* número de estrellas adecuadas que se forman en la galaxia por unidad de
tiempo, digamos 1 año.

fp fracción de estas estrellas alrededor de las cuales se forman planetas

na número de planetas que son adecuados para la vida por sistema

fv fracción de los planetas en los cuales la vida evoluciona

fi fracción de planetas con vida en los cuales surge al menos una especie
inteligente (aprox. relación entre el total de especies y la cantidad de
ellas que son “inteligentes” Te/I)
‏
ft fracción de estos casos en los que surge una civilización tecnológica

D es el tiempo que sobrevive tal civilización

Como evidentemente no podemos decir nada de los últimos 4 términos, nos limitamos a poder calcular con los datos mas actuales, que en la galaxia surge 1 sistema solar por año que tiene el potencial de albergar vida. Ya con estos resultados se tiene que la galaxia podría contener varios miles de planetas con seres vivos, argumento que usaba SETI para justificar la búsqueda.

Entonces vemos que básicamente lo que hacen es generalizar lo que conocemos para el universo cercano y aplicarlo en regiones del espacio que no podemos explorar directamente pero en las cuales vemos se cumplen las mismas leyes de la física (como en todo el universo). Lo cuál es válido siempre y cuando se tenga cuidado en las consideraciones hechas. Entonces hasta aquí todo va bien y los que abogan por SETI estarán de lo mas feliz.

Pero lo que pone a SETI "de patitas en la calle" es decir, destroza toda su argumentación son nuevos resultados en la ciencia, pero no de la astronomía, sino de la paleontología. Asumamos que los resultados generales sobre el funcionamiento de la biósfera terrestres son representativos de cualquier otra (lo cuál es relativamente seguro ya que estos "por mayores" dependen de que se apliquen las mismas leyes de la física y química, cosa de lo que estamos seguros ). Entonces llamo la atención a las siguientes cifras:

De acuerdo con un estudio llevado acabo por Nature (2007) existen 100 millones de especies macroscópicas (animales, plantas y hongos visibles a simple vista) en el mundo.

Según los resultados de Woloz (U. de NY.) existen 10 millones de especies microscópicas por cada macroscópica, es decir, existen en la Tierra un total de 1,000,000,000,000,000 (mil millones de millones) de especies.

Y Stephen Jay Gould a calculado que existieron entre 10,000 y 1,000,000 de especies ahora extintas por cada especie viva.

Lo que implica que en la Tierra han hecho acto de presencia al menos 10,000,000,000,000,000,000 (diez millones de millones de millones) de especies.

Bien si queremos jugar con las estadísticas, vemos que la fracción de especies tecnológica capaces de emisión en radio es ridícula, ya que solo nosotros lo hacemos. Entonces, la probabilidad de que una especie sea tecnológica y radio-comunicativa es de una en diez millones de millones de millones. Aun que queremos relajar la mano y contar también a las casi 20 especies de la familia Homo (Neandertales, Erectus, Habilis, Antecesor, y sub-categorías) y también a la familia Autralopitecus, las ballenas, delfines, gorilas y chimpancés, no logramos alterar mucho las cifras. Asumamos que metemos en la lista de los "inteligentes y comunicativos" un total de 100 especies (no se de donde las van a sacar) la proporción apenas es de 1 en diez mil millones de millones.

¿Por que saco todo esto? Por que si queremos hacer lo que SETI hace y extrapolar los resultados de la unica biología que tenemos a toda la galaxias, nos topamos con que se requieren diez mil millones de millones de galaxias para que en una exista alguien con un radio mandando señales al espacio.

¿Y?

El último censo galáctico con el telescopio Hubble indicó que existen aproximadamente 10,000,000,000 (cien mil millones) de galaxias en el universo. Es decir, si las estadísticas son válida, se requieren cientos de miles de universos mas para encontrar un radio que diga "no hecho por humanos".

Nuestra vecina, Galaxia Espiral de Andrómeda, es el tipo de galaxia que podría albergar vida. SETI necesitará mas de estas, muchas mas.

Lo que SETI nunca consideró es que la inteligencia no es una buena solución para una especie que trata de sobrevivir. Es muy cara en términos de energía y no rinde resultados hasta después de cruzar cierto nivel. Esto es la lección que nos deja el hecho de que seamos los únicos de la familia Homo que aun existen. Nuestros primos Neandertales estuvieron cerca, muy cerca, pero un solo planeta no podía mantener a ambas especies.

Por esto, los nuevos proyectos de búsqueda de vida extraterrestre se han de enfocar en buscar entre los compuestos químicos de las atmósferas de otros planetas, los indicios de actividad de las poco inteligentes, pero resistentes y muy populosas bacterias (o su equivalente).

Metano Marciano

En este link http://news.bbc.co.uk/2/hi/science/nature/7829315.stm verán una de las ultimas noticias con respecto a las muy curiosas emanaciones de metano en nuestro planeta vecino, Marte. Lo muy interesante al respecto es que a pesar de que la cantidad de metano que se ha detectado hasta la fecha es mínima, su presencia llama la atención, ya que en Marte no debería existir metano alguno. Entre los muchos factores que pueden destruir el metano se encuentra la luz solar y Marte se encuentra completamente desprotegido de la radiación solar (a diferencia de la Tierra que cuenta con varias capas de protección). Este hecho implica que existe en Marte algún proceso que introduce Metano de manera ocasional en su atmósfera, y aquí es donde las cosas se ponen interesantes pues en la Tierra el medio típico de meter el muy poco metano que tenemos en el aire es por la descomposición de materia viva (específicamente plantas muertas). Pero no saltemos a conclusiones, esto no implica necesariamente que encontramos un cementerio marciano ya que como se explica en link mostrado al inicio, existen también procesos geológicos que se apuntan como responsables.

Pero el hecho de que los procesos responsables por la presencia del metano marciano sean de origen geológico tiene una implicación que no se ha mencionado. La existencia de una capa de permafrost en Marte. Esto implicaría una capa de material (agua y bióxido de carbono) congelado justo debajo de la superficie del planeta. ¿Para que nos podría servir un montón de hielo cubierto de polvo en Marte? Nada menos que para contribuir en la terraformación (proceso por medio del cual un planeta dado se dota de condiciones similares a las de la Tierra con vistas a habitarlo) de dicho planeta. El principal factor que hace de Marte un lugar inhóspito es la falta de presión atmosférica ya que una atmósfera mas densa implicaría un clima mas cálido, mejor protección contra la radiación y la posibilidad de mantener cuerpos de agua.

Si se llega a encontrar la manera de fundir parte del hielo que se sospecha es responsable del metano marciano, se transformaría inmediatamente en gas (por la baja presión atmosférica) Bióxido de Carbono y vapor de agua, lo que aumentaría temporalmente la temperatura y nos permitiría (con buena administración) continuar con dicha tendencia hasta obtener una presión atmosférica suficientemente elevada como para iniciar otras etapas de la terraformación.
En años pasados, se planeo lograr algo similar con el derretimiento de los casquetes polares marcianos, sin embargo, si los modelos de emanación de metano por medios geológicos resultan ciertos, implicarían que se dispone de mucho mas material con el cual lograr una transformación de Marte en una segunda Tierra.
Espero sus comentarios y/o preguntas.


Fuente: NASA