12/Abr/09

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Podría hacerse, por primera vez, un análisis de ADN sobre Marte

Hace unos 3 a 4 mil millones de años, trozos de Tierra y Marte fueron lanzados al espacio por impactos. La vida puede haber viajado como polizón sobre estos restos de roca, y algunos de ellos cayeron en planetas vecinos como meteoritos

En agosto de 1996, el biólogo molecular Gary Ruvkun estuvo a punto de revelar uno de los mayores descubrimientos de su carrera científica. Su laboratorio en Harvard Medical School había encontrado recientemente un gen llamado age-1 que determina la duración de la vida en los nematodos. Su trabajo ofrecía la tentadora posibilidad del juego con las trayectorias moleculares podía extender la vida de otros organismos, y quizás incluso humanos.

Hace unos 3-4 mil millones de años, los impactos lanzaron
trozos de Tierra y Marte al espacio. La vida puede haber viajado
como polizón sobre estos escombros rocosos, algunos de los cuales
aterrizaron en planetas cercanos como meteoritos.

Harvard lanzó un comunicado de prensa y Ruvkun se preparó para un ataque violento de los medios de comunicación. Pero nunca llegó. Dos días antes de que el trabajo de su equipo se publicara, unos científicos que analizaban un meteorito de Marte llamado ALH84001 coparon los titulares del mundo. El presidente de entonces en EE.UU., Bill Clinton, ni siquiera se enteró del anuncio.

"Mi estudiante graduado se apoya en la puerta y dice: Acaban de anunciar vida sobre Marte", recuerda Ruvkun. "Eso realmente nos mata", respondió Ruvkun, pensando que su estudiante estaba bromeando.

Desde entonces, los científicos han planteado serias dudas sobre la existencia de microbios fosilizados en el meteorito (ver imagen 2).

Pero ahora, más de una década después de que su trabajo fuera ensombrecido por las noticias de posible vida sobre Marte, Ruvkun se ha unido a la búsqueda para encontrarla. Además, él y sus colegas quieren secuenciar su ADN.

Punto de apoyo para la vida

Hoy, Marte es un mundo congelado y estéril. La luz ultravioleta y las energéticas partículas espaciales entran a raudales en su delgada atmósfera, esterilizando toda vida —por lo menos como la conocemos— sobre su superficie completamente seca.

Pero una investigación reciente sugiere que la vida podría encontrar su sitio justo debajo de la superficie, donde podría haber agua líquida. El descubrimiento de plumas de metano en la atmósfera del planeta también insinúa una vida subterránea, ya que en la Tierra hay microbios que producen este gas.

Las señales químicas de vida pueden ser ambiguas, pero Ruvkun y su equipo esperan encontrar su firma inequívoca enviando un amplificador y secuenciador de ADN a Marte en la próxima década. Están apostando que cualquier vida en el Planeta Rojo comparte una herencia evolutiva con la vida de la Tierra, y que por lo tanto contiene un código genético similar, un requisito que otros científicos dicen ser demasiado estrecho, ya que la vida marciana puede haberse desarrollado por separado y entonces tener una química muy diferente.

En 1996, los investigadores sugirieron que estructuras
microscópicas similares a varillas en un meteorito
marciano llamado ALH84001 eran los restos
fosilizados de diminutas bacterias, pero la mayoría
de los investigadores ahora dudan de la afirmación, ya que las
estructuras pueden ser hechas de manera inorgánica.

"Es un plan de pura suerte en el juego. O se descubre la cosa más importante durante mucho tiempo, o no se descubre nada", dice Ruvkun, que en 2008 ganó el Premio Lasker, un honor compartido por 75 científicos que luego pasaron a aspirar un Nobel.

Viaje interplanetario

¿Por qué sería la vida marciana similar a la de la Tierra? Hace unos 4.000 millones de años, cuando es probable que comenzaba la vida terrestre, cuerpos rocosos volaban a través del Sistema Solar y chocaban contra los planetas. Estos impactos lanzaban trozos de los planetas al espacio, y algunos de ellos aterrizaron en otros planetas como meteoritos.

Antiguos microbios pueden haber viajado como polizones hacia o desde Marte sobre estos meteoritos. Mientras estaban en el espacio, la superficie de estas rocas fue esterilizada por la radiación UV y luego chamuscada al entrar en la atmósfera. Pero una roca lo bastante grande podría sustentar vida debajo de su superficie, dice Ruvkun.

Y la vida originaria o que aterrizó en Marte hace unos 4.000 millones de años bien puede haber encontrado allí el ambiente hospitalario. El planeta puede haber tenido una atmósfera más espesa y agua líquida sobre su superficie, posiblemente en forma de océanos.

"Marte fue probablemente apto para la vida", dice Paul Davies, cosmólogo y astrobiólogo en la Arizona State University en Tempe, no involucrado en el proyecto de secuenciación.

Prototipo temprano

La NASA ha aceptado la posibilidad de que la vida alguna vez pudo haberse desplazado entre los dos planetas y está respaldando la primera parte del desarrollo del proyecto de secuenciación, llamado Búsqueda de Genomas Extraterrestres (SETG).

La agencia ya ha proporcionado casi 2 millones de dólares a la financiación del proyecto, dice Christopher Carr, ingeniero en el laboratorio de Ruvkun que está a la vanguardia del desarrollo del dispositivo.

El más reciente prototipo descansa sobre una tabla de metal en un extremo del banco del laboratorio de Carr, conectado con una serie de bombas hidráulicas y cables eléctricos. Una versión más esbelta y compacta del instrumento puede un día viajar a Marte, quizás en una misión planificado su lanzamiento en 2018.

Brillo de ADN

¿Cómo trabajaría ese instrumento? Carr divide el proyecto en cuatro etapas distintas.

Primero está preparando una muestra de suelo o hielo de los que un futuro aterrizador en Marte extraería de la superficie del planeta.

Después de que esta muestra sea reconstituida en líquido y mezclada con una tintura fluorescente que brilla cuando se une al ADN, el dispositivo verterá la muestra por un embudo a través de un chip de vidrio microfluídico lleno de cientos de canales diminutos. Si un canal brilla, es ADN positivo, y su contenido se moverá a la siguiente etapa: la amplificación.

No es ningún eufemismo decir que la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) revolucionó la práctica de la biología cuando fue inventada en los '80. La tecnología permite que los investigadores creen miles de millones de copias idénticas de un corto tramo de ADN, simplemente con saber la secuencia genética de sus dos extremos.

Es también asombrosamente sensible y simple, y sólo necesita de una única molécula de ADN de "plantilla", una fuente de calor y algunos materiales químicas simples. "La PCR se hace en la escuela elemental", dijo Ruvkun a New Scientist. "Es la definición de lo que queremos enviar a Marte".

Tecnologías de secuenciación

Para determinar si el ADN sobre Marte comparte ascendencia con la vida terrestre, su equipo amplificará un gen llamado subunidad ribosómica 16S de ARN. Codifica una molécula de ARN que es parte del ribosoma, la fábrica crítica de proteínas de una célula.

El equipo de Ruvkun no está aún seguro de cómo decodificarán el ADN amplificado. Las mismas tecnologías de secuenciación que pueden producir 1000 secuencias genómicas humanas completas en los siguientes años, también podrían leer tramos mucho más cortos de ADN sobre Marte. Pero también podrían hacer el trabajo unas tecnologías para secuenciar genes más simples y lentas, dice Carr.

Si el experimento aísla, amplifica y secuencia el ADN marciano, el próximo paso será determinar cómo se relaciona la secuencia con la vida de la Tierra y descartar la posibilidad de contaminación terrestre, un interés muy importante con la PCR.

Prueba de contaminación

Si la Tierra y Marte intercambiaron vida hace 3 a 4 mil millones de años, la vida de Marte se verá como una especie de isla que ha estado separada de tierra firme. El equipo de Ruvkun hará la prueba comparando cualquier secuencia de 16S que encuentren sobre Marte con las conocidas en la Tierra.

Por su papel esencial en la construcción de los ribosomas de las células, el gen apenas ha mutado durante los últimos 4.000 millones de años, permitiendo a los genetistas medir las relaciones evolutivas entre organismos vagamente relacionados.

Si el ADN marciano está vagamente relacionado con la vida de la Tierra, su secuencia de 16S debería plantarlo cerca de la base del árbol de la vida en la Tierra. Por otro lado, una secuencia que parezca muy relacionada con organismos terrestres, como las bacterias E. coli o salmonella, por ejemplo, sería una prueba de contaminación.

Pruebas sobre el terreno

Los miembros del equipo están discutiendo por un espacio en una misión a Marte de la NASA, tentativamente programada para 2018. Planean empezar a probar su dispositivo sobre el terreno en condiciones similares a Marte, pero sobre la Tierra, como en el volcán Copahue en Argentina, o en los valles secos de la Antártida, en los próximos tres años.

Pero los investigadores admiten que hay un largo camino, para no mencionar las decenas de millones de dólares en financiación, antes del lanzamiento. "Nuestro objetivo es hacer que este instrumento sea bastante pequeño que no puedan decir que no van a ponerlo en un aterrizador", dice Ruvkun.

Otros están tomando a SETG seriamente, también. La NASA ha renovado el permiso inicial del proyecto, y María Zuber, científica planetaria del MIT ha tomado un rol principal en el equipo. "María está completamente dedicada a la NASA, y le otorga a SETG un nivel de credibilidad que nunca podría venir de nosotros", dice Ruvkun.

Paso a paso

Norman Pace, microbiólogo en la University of Colorado en Boulder que estudia la vida en lugares extremos sobre la Tierra, es más escéptico. Dice que secuenciar ADN sobre Marte es "tecnológicamente viable", pero cree que las búsquedas de ADN deben venir después de que los científicos descubran otras firmas de vida sobre Marte.

"Si uno tiene ADN de Marte, vale la pena secuenciarlo", dice Pace. "Pero tener ADN de Marte es tan práctico en esta etapa del juego como tener ADN de ese planeta alrededor de Alfa Centauri".

Paul Davies se preocupa de que buscar ADN abra una ventana demasiado angosta al pasado. "Si lo que está esperando hacer es buscar rastros de vida anterior sobre Marte, entonces el ADN no es un muy buen biomarcador, no va a sobrevivir muy mucho tiempo".

Efectivamente, SETG sólo podría detectar vida existente o recientemente desaparecida sobre Marte. Carr pone el límite exterior por debajo de 1 millón de años, aunque podría estar en mucho menos.

Enfoque general

Davies argumenta que las búsquedas de vida extraterrestre deben concentrarse en cambio en las características más generales de la vida. Todos los aminoácidos que forman proteínas biológicas, por ejemplo, muestran una orientación antihoraria, o quiralidad. "Eso, para mí, es lo más urgente", dijo a New Scientist. "Busque quiralidad, entonces métase con ADN".

Un instrumento para registrar señales de quiralidad, llamado Urey, puede lanzarse sobre el aterrizador ExoMars de Europa, que está ahora listo para despegar en 2016. Los investigadores tratarán de usar sus datos para determinar si alguna quiralidad encontrada es de vida.

¿Podría el Urey probar, como el SETG, si alguna vida sobre Marte tiene un origen común con la de la Tierra? Posiblemente, dice Jeffrey Bada, jefe de equipo del instrumento de la University of California, San Diego. "Si la variedad estructural de aminoácidos fuera idéntica a la de la Tierra y también fueran zurdos, bien podrían estar relacionados", dijo Bada a New Scientist.

Prueba definitiva

Sin embargo, Ruvkun y sus colegas dejan de lado esos asuntos, y dicen que la detección de ADN marciano va de la mano con los esfuerzos para encontrar firmas químicas más genéricas de vida. También sostienen que su experimento proporcionaría una prueba definitiva de la hipótesis de que la Tierra y Marte intercambiaron vida que todavía vive en Marte.

Y entonces está el simple factor de "éxito" de enviar un secuenciador de ADN a otro planeta para buscar vida.

Michael Finney, empresario de biotecnología del equipo que concibió a SETG al mismo tiempo que Ruvkun, dice que un ingeniero al que consultó vio una bonificación adicional al unirse a su búsqueda de genes marcianos.

"Tuvo la reacción que muchas personas tenían: Me encantaría trabajar en este proyecto porque me daría mucha credibilidad con mi niño de ocho años", dice Finney. "Muchas personas en todo el proyecto están dejando hablar a sus niños de ocho años interiores".

Fuente: New Scientist. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard