La ciencia astrobiológica

1. EL SIGLO DE LA CIENCIA Y LA TÉCNICA
Desde el umbral del siglo XXI gozamos de una mejor perspectiva para comprender la fuerza y magnitud del impacto, así como la cantidad y calado de los retos, que la ciencia y la técnica han tenido en todos los órdenes del conocimiento y la vida humanos durante el siglo XX. Esbozaremos a continuación este aspecto con el fin de contextualizar histórica y epistémicamente la ciencia astrobiológica y advertir así su carácter de desafío.

El surgimiento del electromagnetismo a finales del siglo XIX preludió el tipo de revolución científica que caracterizaría el XX, el cual vio surgir la teoría de la relatividad, las mecánicas cuántica y ondulatoria y, por su medio, una imagen de la naturaleza que desafiaba, entre otros, los conceptos clásicos de sustancia y causalidad que sostenían el paradigma mecanicista newtoniano provocando la crisis de sus fundamentos epistémicos, establecidos por Kant. La física cuántica posibilitará desarrollos como la física del estado sólido -base vg. de la electrónica y las telecomunicaciones-, o la química cuántica y la biología molecular -la difracción de rayos X permite estudiar los procesos biológicos moleculares y revolucionar la genética, posibilitando, vg. el descubrimiento de la estructura del ADN-. El descubrimiento de la estructura materio-energética de lo real por la física de partículas permitirá la creación de nuevas técnicas de observación, tanto del micro como del macrocosmos, que posibilitarán que ciencias como la astronomía, la geología, la astrofísica o las ciencias de la vida realicen descubrimientos y avances espectaculares. Por su parte, la física de altas energías potenciará la creación de aceleradores de partículas y posibilitará el uso de la energía nuclear para fines pacíficos y bélicos. La fabricación de la bomba atómica (Proyecto Manhattan) impulsará el desarrollo informático y la inteligencia artificial.

Estos aspectos indicados, junto con otros muchos que la limitación de este trabajo nos exige obviar, han supuesto grandes retos epistémicos, éticos, culturales, sociales y religiosos, entre otros, a los que la filosofía, la teología y las distintas ciencias sociales y humanas, en definitiva, el humanismo en general, han debido hacer frente durante el siglo XX; retos vigentes que aumentan en número y calado en los primeros compases del XXI, siendo esta la tendencia previsible para el futuro.

2. LA CIENCIA ASTROBIOLÓGICA
Durante miles de años, la religión y la filosofía se han esforzado en la búsqueda de respuestas a las preguntas por el origen de la vida y sus misterios. Sin embargo, ha sido la ciencia la que desde hace poco más de un siglo ha comenzado a poner las bases que nos permitan comprender sus mecanismos y funcionamiento. Con todo, son muchos más los enigmas que rodean lo relativo al origen y evolución de la vida que lo conocido al respecto. Esta situación, junto con el panorama esbozado anteriormente, constituye el contexto del que emerge la astrobiología. En efecto, si bien existe fundamento científico suficiente para considerar que las leyes de la física y la química son universales, no sucede lo mismo con las de la biología, ya que al no conocer más vida que la terrestre la ciencia se ve privada de otros casos para comparar y decidir al respecto. La astrobiología tiene como tarea específica el estudio del origen, evolución, distribución y destino de la vida en el universo, estableciendo así la conexión entre el fenómeno de la vida en la Tierra y una concepción más amplia de la vida como fenómeno universal explicable por la interacción de las leyes de la física y la biología. La confirmación experimental de dicha conexión alteraría nuestro modo de comprender y ubicar la vida, incluida la humana, en el conjunto de los fenómenos cósmicos, lo que previsiblemente tendría importantes repercusiones para los diferentes ámbitos que integran la cultura y la sociedad humanas.

2.1. LA ASTROBIOLOGÍA COMO CIENCIA MULTIDISCIPLINAR
Si bien el tratamiento rigurosamente científico de la posibilidad de vida extraterrestre puede remontarse a la década de los años 70 del siglo pasado, no será hasta 1998, con la creación del NASA Astrobiology Institute (NAI), cuando se implementen los mecanismos necesarios para alcanzar los niveles exigibles de rigor en lo concerniente a la clarificación de objetivos, articulación metodológica y organización interna, que permitan a la astrobiología constituirse en una nueva disciplina científica con capacidad para desarrollar e impulsar proyectos y misiones de investigación, tanto terrestres como espaciales, de gran envergadura científica y tecnológica con los que afrontar adecuadamente su tarea específica.

El NAI, que lidera y coordina las investigaciones astrobiológicas en todo el mundo, describe la astrobiología como el puente de unión entre las ciencias físicas y las de la vida:

"La astrobiología es una nueva y emocionante disciplina consagrada al estudio de la vida en la Tierra y otras partes del universo -su origen, evolución, distribución y futuro-. Este nuevo área de estudio multidisciplinar aglutina las ciencias físicas y biológicas a fin de considerar algunas de las cuestiones más fundamentales del mundo natural.

A tenor de las observaciones astronómicas y otras obtenidas tras muchos años de estudio, las leyes de la física parecen cumplirse universalmente. De modo similar, los geólogos dan por sentado que los mecanismos subyacentes rectores de la geología en la Tierra son los mismos que en otros cuerpos planetarios. También los biólogos han llegado a comprender recientemente que el estudio de la vida en sí misma no puede ser plenamente entendido a menos que se considere desde una perspectiva más amplia que la estrictamente terrestre, induciendo entonces a formular algunas de las cuestiones más fundamentales de la Ciencia: ¿Cómo surgieron los sistemas vivientes? ¿Cómo se forman mundos habitables y cómo evolucionan? ¿Existe vida en otros lugares del universo distintos de la Tierra? ¿Cuáles son los potenciales para la supervivencia y adaptación más allá de nuestro planeta matriz?

Estas preguntas son, sin embargo, demasiado amplias para ser contestadas sólo por los biólogos. Precisan de astrónomos y físicos que describan la formación de los precursores químicos de la vida, descubran nuevos planetas, y determinen su habitabilidad; químicos para entender la transición desde la interacción molecular a la vida misma; geólogos que busquen evidencia de agua y minerales clave en otros planetas; paleontólogos y especialistas en biología molecular evolutiva que busquen y comprendan las formas de vida primigenias, así como climatólogos, científicos planetarios, e investigadores procedentes de cada campo de la ciencia próximo. Y, por supuesto, requiere de biólogos, para investigar la evolución de la vida en la Tierra, definir los límites mismos en que pueden sobrevivir organismos, y entender la capacidad de la vida terrestre para adaptarse a las condiciones del espacio. Juntos, estos investigadores y otros, constituyen la nueva disciplina que es la astrobiología".
(Cf. About NAI: "Astrobiology: Bridging the Physical and Life Sciences", en: http://nai.arc.nasa.gov/institute/about_nai.cfm)

2.2. FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS DE LA BÚSQUEDA DE VIDA EXTRATERRESTRE
Atenderemos seguidamente a los aspectos que hacen de la búsqueda de vida extraterrestre una actividad científica de la mano de la astrobiología.

* El paradigma evolucionista como marco teórico explicativo. La teoría darwiniana de la evolución de las especies se complementa con los descubrimientos realizados en genética por De Vries, Correns y Tschermak, en 1900, sobre el papel de la mutación como mecanismo del cambio genético, y los de Watson y Crick, en 1953, con la descripción de la doble hélice de ADN en la que se halla inscrito el código genético común a todas las especies vivas. Con ello se explicaba el problema de los mecanismos que permiten que ciertas características se mantengan en la descendencia, así como la aparición de otras nuevas. La resolución de estos problemas, que Darwin dejó pendientes, posibilitó la aparición de la teoría sintética de la evolución, permitiendo enmarcar la teoría evolucionista en el nivel molecular, lo que resulta básico para los estudios astrobiológicos.

* Las investigaciones científicas sobre el origen de la vida. Estos estudios fueron iniciados por Oparin y continuados con los experimentos efectuados en 1952 por Urey y Miller, que dieron como resultado la aparición de aminoácidos a partir de una mezcla de gases diversos y descargas eléctricas en el interior de un matraz simulando las posibles condiciones ambientales de una Tierra primitiva. Desde entonces, la producción de moléculas simples en laboratorio bajo condiciones de simulación de entornos primitivos terrestres se ha convertido en algo habitual, siendo ya al menos 12 las moléculas interestelares precursoras de biomoléculas sintetizadas en experimentos de evolución química.

* Los descubrimientos posibilitados por las nuevas y revolucionarias ciencias y técnicas del siglo XX. Estas ciencias y técnicas -aludidas en el apartado 1-, puestas al servicio de las ciencias espaciales y planetarias, tanto de observación -telescopios, radiotelescopios... -, como de misiones exploratorias automáticas -Voyager, Viking, Galileo... -, han permitido comprobar la existencia en el espacio exterior de los tres elementos básicos para el surgimiento, mantenimiento y evolución de la vida, al menos tal como se la conoce actualmente: existencia de agua, una fuente de energía y reserva de materiales orgánicos.

En cuanto al agua, en nuestro sistema solar se suceden los descubrimientos de cuerpos celestes que la contienen actualmente, como Europa, la luna de Júpiter que alberga un océano bajo su corteza helada, o la tuvieron en el pasado, como es el caso de Marte. Por lo que respecta a la existencia de planetas extrasolares, desde que en 1995 se hallara el primero, el número de los descubiertos no ha hecho sino aumentar a un ritmo vertiginoso, rondando ya el centenar. Entre ellos, algunos orbitan estrellas, uno al menos parece poseer atmósfera y existen indicios de agua en un sistema solar distante.

En lo concerniente a las fuentes de energía, hoy se sabe que no es necesaria la existencia de una estrella para la viabilidad de la vida. Se han descubierto en la Tierra formas de vida y ecosistemas que se desarrollan con independencia de la luz solar, extrayendo la energía que precisan de las actividades geológicas -vulcanismo, presiones- o de la transformación de elementos químicos mediante bacterias -llanuras abisales submarinas terrestres-.

Respecto de la existencia de elementos orgánicos -endógenos o exógenos-, no hace mucho aún que el medio interestelar era considerado un espacio frío donde únicamente había polvo estelar y rocas. Sin embargo, para 1990 ya se habían encontrado en él más de 80 tipos diferentes de moléculas, en su mayoría orgánicas, algunas compuestas de hasta trece átomos. En la actualidad, las moléculas descubiertas llegan al centenar y de ellas las tres cuartas partes son orgánicas. También debe considerarse el papel de los cometas y asteroides, que pueden suministrar agua y materia orgánica -en algunos se han encontrado aminoácidos-, así como transferir materia con vida microbiana de un planeta a otro en un lapso de tiempo aceptable.

* La precocidad y resistencia de la vida. Hoy sabemos por los fósiles más viejos de la Tierra -probablemente de unos 3.500 millones de años- que la aparición de la vida en nuestro planeta aconteció antes de lo estimado. Esto indica que el tiempo necesario para el surgimiento de la vida, si no se interfiere en sus procesos, es breve. También se ha podido comprobar que la vida es un fenómeno muy resistente a situaciones catastróficas -impactos de asteroides, cambios climáticos... -, y a condiciones medioambientales límite, como es el caso de los extremófilos descubiertos en nuestro planeta durante la pasada década. Estos microorganismos viven y se desarrollan en ambientes considerados inviables para la vida hasta hace poco, y el número de los descubiertos aumenta en la medida en que se perfeccionan las técnicas para su detección. Los hay que son capaces de sobrevivir en el espacio exterior, en reactores nucleares, en medios extremadamente ácidos, a temperaturas extremas... Recientemente se han descubierto organismos procariotas y eucariotas viviendo en condiciones tan extremas como las del río Tinto (Huelva), consideradas muy similares a las existentes en Marte. Todo ello ensancha el rango vital casi a cualquier ambiente y pone de manifiesto la tenacidad de la vida.

La combinación de todos estos aspectos y evidencias fundamenta racionalmente la posibilidad de la existencia, cuando menos, de vida extraterrestre microscópica y, por tanto, su búsqueda científica. Sin embargo, el último descubrimiento mencionado posee una especial relevancia al abrir nuevas posibilidades ante la ciencia. En efecto, sabemos que la vida en la Tierra ha evolucionado hacia la eucarioticidad, y que ésta es condición necesaria para el desarrollo de células y sistemas nerviosos complejos y, por tanto, para la existencia de organismos multicelulares inteligentes, como los humanos. Esto permite transformar la pregunta por la aparición de la inteligencia en la Tierra en la de la aparición de la célula eucariota, desligándola así de la relativa al origen de la humanidad. Tal cambio en la forma de preguntar posibilita la transformación del problema en una cuestión científica y hace susceptible de contrastación experimental la hipótesis de la universalidad de la eucariogénesis: "Una vez que los procesos que generan la vida entran en acción, los planes celulares (procarioticidad y eucarioticidad) son una consecuencia obligatoria de las leyes de la física, de la química y de la biología. Tal situación no es característica sólo de la evolución de la biota terrestre. La evolución de los planes procarióticos y eucarióticos ocurrirán en cualquier otro planeta, o satélite, que pueda ofrecer los tres ingredientes básicos de la vida. Éstos son: una reserva de material orgánico sea de origen exógeno o endógeno, agua líquida y una fuente de energía estelar o geológica [1] " . Ahora sabemos, por tanto, qué deberían buscar preferentemente las futuras misiones espaciales astrobiológicas, como la proyectada Cryobot/Hydrobot a la luna joviana Europa. Lo indicado, además, incide favorablemente sobre el carácter científico de los presupuestos teóricos que fundamentan el proyecto astrobiológico complementario de radiodetección SETI -en el que participan prestigiosas instituciones científicas, como la Universidad de Berkeley (California)-, aumentando así sus probabilidades de éxito. SETI busca señales de vida extraterrestre inteligente tecnológicamente avanzada capaz de utilizar ondas de radio y frecuencias para emitir mensajes al espacio de forma intencionada o accidental.