Nuevo método puede ayudar a identificar señales de vida en lunas heladas del Sistema Solar

Misiones futuras podrán recolectar muestras de ambientes que puedan albergar vida, como Encélado, una de las lunas de Saturno: orientación espacial de moléculas y diversidad entre formas simples y complejas están entre las posibles pistas más fáciles de obtener. https://www.terra.com.br/noticias/cientistas-propoem-metodo-da-ecologia-para-saber-se-luas-geladas-do-sistema-solar-podem-abrigar-vida,a55db6fb5b96f56aa190b87cbf141ac142zzo289.html?utm_source=clipboard Jason Major, Cassini spacecraft/Flickr, CC BY-NC-SA Nuevos observatorios y misiones espaciales están investigando ambientes en nuestro Sistema Solar que podrían albergar vida, pero que hace mucho tiempo permanecían ocultos.

Lunas heladas como Encélado, de Saturno, y Europa, de Júpiter, probablemente tienen grandes océanos bajo sus cortezas externas congeladas. Pero gruesas capas de hielo impiden que las sondas espaciales recolecten muestras directamente.

Explorar estas lunas heladas es casi un trabajo forense: sus superficies mantienen un registro parcial de los interiores inaccesibles. Así, los científicos necesitan herramientas que los ayuden a descubrir si hay indicios de vida en los ambientes de abajo, sin observarlos directamente. Soy un científico planetario, y mis colegas y yo desarrollamos una herramienta que puede ayudar a evaluar si un ambiente posee las condiciones adecuadas para la vida basándose en los patrones de los tipos de moléculas encontradas en una muestra. Huellas dactilares de vida La búsqueda de vida generalmente comienza con moléculas orgánicas: las moléculas a base de carbono a partir de las cuales se construye la vida en la Tierra.

Dos familias de moléculas especialmente importantes son los aminoácidos, que las células usan para construir proteínas, y los ácidos grasos, que ayudan a formar las membranas celulares. Ahora en g1 Pero estas moléculas no son exclusivas de la vida – también pueden formarse a través de procesos químicos no biológicos, o abióticos.

Científicos ya las han detectado anteriormente en asteroides y meteoritos. Como la detección de aminoácidos o ácidos grasos en un ambiente planetario por sí sola no indica a los investigadores si son producidos por la vida o por procesos no biológicos, necesitan buscar evidencias adicionales. Una pista es la orientación espacial de la molécula, o su “quiralidad”.

Ciertos aminoácidos ocurren en dos formas espejadas. Los procesos no biológicos frecuentemente producen ambas formas en cantidades similares, mientras que la vida en la Tierra usa casi exclusivamente las formas zurdas.

Un fuerte exceso de una forma puede indicar la presencia de vida. Otra pista se encuentra en el equilibrio entre las formas más pesadas y más ligeras, los llamados isótopos, del mismo elemento químico dentro de las moléculas. Normalmente, la vida prefiere usar las formas más ligeras. Ambas pistas son indicadores poderosos, pero difíciles de medir en el espacio.

Exigen instrumentos sensibles, muestras limpias y, a menudo, más material del que una nave espacial puede obtener. Dicho esto, las misiones actuales y planificadas para el futuro pueden proporcionar un tipo de medición más limitado —pero aún así valioso: una lista de moléculas y las proporciones en las que se encuentran. Nuestro estudio demuestra cómo los investigadores pueden usar esta información más simple para aprender más sobre el origen químico de las moléculas. Investigando la diversidad La vida no se limita a producir ciertas moléculas —las produce en arreglos de patrones únicos.

Los sistemas vivos invierten energía en la producción de moléculas que desempeñan funciones específicas, incluso cuando estas moléculas son complejas y más difíciles de formar. Las proteínas, por ejemplo, requieren un amplio conjunto de aminoácidos, incluyendo algunos relativamente complejos.

La química no biológica también puede producir aminoácidos, pero normalmente produce los más simples. En nuestro estudio, investigamos si estas moléculas dejan un patrón estadístico que podría servir como una biofirma: una pista medible que pueda indicar la presencia de vida. Para cuantificar esta idea, utilizamos un método de la ecología llamado teoría de la diversidad. Los ecólogos no se limitan a preguntar cuántas especies existen en un determinado ecosistema, sino también cómo están distribuidas estas especies: si la comunidad está dominada por pocas especies muy comunes o por muchas especies que ocurren en números comparables.

El objetivo de la teoría de la diversidad es tanto compilar una lista de especies como capturar la prevalencia de cada una. Aplicamos la misma lógica a las moléculas. Dentro de una familia, como la de los aminoácidos, tratamos cada molécula como una especie en una comunidad ecológica y medimos su abundancia.

Queríamos saber: ¿una determinada mezcla de moléculas está distribuida uniformemente entre diferentes tipos o está dominada por solo algunas de ellas? ¿Y podría este patrón reflejar el proceso que produjo estas moléculas, ya sea biológico o no biológico? Probando la estructura Para probar esta idea, compilamos un conjunto de datos deliberadamente amplio que incluía aminoácidos de diversas fuentes: meteoritos, muestras de misiones a asteroides, simulaciones de laboratorio de química no biológica, organismos modernos, sedimentos, fósiles antiguos y muestras de varios ambientes en la Tierra. Posteriormente, hicimos lo mismo con ácidos grasos. Para los aminoácidos, encontramos una distinción clara.

Las muestras biológicas tendían a contener muchos aminoácidos complejos, en proporciones similares a las de los más simples. En las muestras no biológicas, estos aminoácidos complejos eran generalmente más escasos – es decir, más fuertemente dominadas por moléculas simples.

Este resultado tiene sentido. Si la biología logra superar los cuellos de botella químicos necesarios para crear moléculas más complejas, sería de esperar ver más de estas moléculas.

Por otro lado, la química no biológica es más limitada y dominada por moléculas que se forman aleatoriamente. Es mucho menos probable que moléculas complejas se formen en condiciones no biológicas.

Los ácidos grasos presentaron un patrón opuesto, pero igualmente informativo. Las cadenas de ácidos grasos componen las membranas externas de las células vivas.

Descubrimos que, en muestras biológicas, las cadenas de ácidos grasos tenían todas una longitud similar. En contraste, las muestras no biológicas presentaban una distribución más amplia de longitudes de las cadenas.

Aunque, a diferencia de los resultados con los aminoácidos, las muestras no biológicas mostraron mayor diversidad de ácidos grasos, este descubrimiento sobre la longitud de las cadenas corroboró la idea principal detrás de nuestra investigación: la vida moldea las mezclas moleculares de acuerdo con la función. En conjunto, nuestros resultados sugieren que la diversidad molecular puede servir como un nuevo tipo de biofirma.

No puede probar la presencia de vida por sí sola y debe ser interpretada en conjunto con otras mediciones. Pero ofrece una manera práctica de usar el tipo de datos que las sondas espaciales tienen más probabilidades de obtener: las proporciones de las moléculas. En busca de vida en el Sistema Solar y más allá Es improbable que futuras sondas espaciales encuentren material biológico intacto, incluso si existe.

Es más probable que encuentren vestigios químicos de moléculas, alterados por las condiciones adversas en las superficies planetarias. En seguida, queríamos saber por cuánto tiempo la señal de diversidad podría sobrevivir en el tipo de ambiente hostil donde los científicos pueden buscar, como la superficie de Europa. Su superficie es continuamente bombardeada por partículas energéticas atrapadas en el campo magnético de Júpiter, que pueden descomponer diferentes moléculas orgánicas a diferentes tasas.

La misión Europa Clipper de la NASA volará alrededor de la luna de Júpiter y hará mediciones para investigar si podría albergar vida. NASA/JPL-Caltech Modelamos cómo estas moléculas se degradarían en estas condiciones y descubrimos que la señal de diversidad podría permanecer reconocible por miles de años cuando las moléculas están enterradas bajo algunos centímetros de hielo. La señal no es indestructible, pero no requiere una muestra excepcionalmente fresca. Nuestros resultados sugieren que, en algunos casos, el patrón dejado por la vida aún puede ser reconocible incluso después de que las moléculas individuales comiencen a descomponerse. El mensaje principal de nuestro estudio es que la vida organiza la química de maneras que pueden persistir incluso después de que estos ingredientes son alterados.

Los sistemas vivos organizan las moléculas de acuerdo con las necesidades biológicas, mientras que la química no biológica generalmente sigue lo que es más fácil de producir. Si esta organización puede sobrevivir en materiales planetarios, futuras misiones espaciales podrán buscar no solo los bloques de construcción de la vida, sino también el patrón estadístico más profundo que la vida deja atrás. Gideon Yoffe no presta consultoría, trabaja, posee acciones o recibe financiamiento de cualquier empresa u organización que podría beneficiarse con la publicación de este artículo y no reveló ningún vínculo relevante además de su cargo académico.