La vida nos está dando muchas sorpresas últimamente. No hablo, específicamente, de nuestra vida (que de hecho también nos da sorpresas), sino de algo llamado la vida, esa entidad aún indefinible por la cual existimos y nos elevamos del barro mineral.
Tantas son las sorpresas, y tantas las reescrituras del conocimiento, que hoy en día nos encontramos con hipótesis de algunos teóricos que más que propuestas científicas parecen especulaciones dignas de historias de ciencia ficción.
Una de las cuestiones que está hoy en discusión es: ¿hay un límite mínimo de tamaño para lo que llamamos vida?
Para la definición de vida que queremos sostener hoy, claro que sí.
Las células pueden ser muy pequeñas, pero contienen partes funcionales que no pueden disminuir de tamaño indefinidamente.
Para darnos una idea, ofrezco aquí una lista de tamaños de algunas células:
| Bacteria (Escherichia coli) | 1 um |
| Glóbulo rojo sanguíneo | 8 um |
| Célula epidérmica de elodea | 65 um |
| Ameba | 700 um |
El propio ADN tiene un tamaño y —por lo que sabemos hasta ahora— el ADN debe estar en la célula. Si no hay ADN, según definimos hoy la vida, un objeto, por más que colee y haga copias, "no puede" considerarse vivo. Pero ante tanta evidencia de rarezas que la exploración cada vez más avanzada de nuestro mundo (y ahora de otros mundos) nos ha aportado, aparecen las respuestas de microbiólogos que, temerariamente, imaginan maneras diferentes de organizar las cosas.
Escherichia coli, una bacteria familiar
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Un teórico llamado John Baross, de la Universidad de Washington y miembro del Instituto de Astrobiología de la NASA, opina que, cuando el tamaño de un ser microscópico no es suficiente para almacenar un genoma completo, podría ocurrir que se juntaran varios y vivieran en forma de colonias y sus genes estuvieran repartidos entre cientos, quizá miles, de células individuales, que colaboraran entre sí para permitir la existencia de esa colonia.
Estos microorganismos serían las partes individuales diferenciadas de un único organismo, pero se necesitarían mutuamente: como en todo sistema o mecanismo compuesto de partes, el todo sería más importante que la suma de esas partes.
Es un tipo de comunidades de células que se asemeja a las que —por lo que se ha especulado— podrían haber existido durante las primeras etapas del origen de la vida.
Otro científico, Jeffrey Lawrence, de la Universidad de Pittsburgh, ha corrido simulaciones de vida artificial en computadora en las que ha demostrado que una colonia cuyos individuos almacenaran un único gen cada uno sería biológicamente estable y viable. Los llamó "metacélulas".
Claro que esto suena raro pero, sin embargo, hay que decir que ya nos hemos topado en este mundo con una evidencia bastante sólida de que estas cuestiones podrían suceder.
Extrañas cosas ¿vivas? debajo del mar australiano
Unas extrañas "cosas" halladas en muestras de una perforación realizada en el mar a 3.000 metros por debajo del fondo, en el oeste de Australia, son tremendamente pequeñas como para que quepan en ellas los elementos básicos de esa vida que conocemos, y no responden a ningún canon conocido dentro de las formas vivas.
Pero, de acuerdo a todas las evidencias, deberían estar vivas. Para algunos científicos, ni siquiera hay un condicional: están vivas.
Philippa Uwins, geóloga y microscopista de la Universidad de Queensland, Australia, recibió a principios de los años 90 un encargo de una compañía petrolífera: estudiar unas muestras de piedra arenisca procedentes de una prospección petrolífera marina al oeste de Australia. Estos sedimentos habían sido recogidos mediante una perforación realizada a 3.000 metros bajo el fondo del mar y se tomaron de allí por la única razón de que ése era un lugar prometedor para encontrar petróleo... Pero no para que hubiese organismos vivos.
De haberse planteado la posibilidad, no era ése un sitio por el que nadie hubiese apostado mucho.
La doctora Uwins estudió las muestras que le entregaron con los microscopios electrónicos de su centro de investigación, que por cierto posee algunos muy potentes. Con enorme sorpresa, porque no era lo que buscaba y ni soñaba con eso, se encontró con unas curiosas estructuras que le llamaron enormemente la atención, de un tamaño entre 20 a 150 nanómetros (es decir de entre 7 y 50 veces más pequeñas que una bacteria) y con las formas características de las células vivas. No hizo falta demasiada exploración, estas "cosas" proliferaban en los intersticios de las muestras minerales.
Obviamente, se produjo una revolución en su laboratorio. Ella y un equipo de científicos australianos comenzó a estudiar estos extraños objetos de forma alargada, unos inquietantes y exóticos "nanofilamentos". Se extendían en grandes grupos, como en pequeños bosques, en un submundo alienígena.
Micrografía electrónica de los nanobios, tomada a 35.000 aumentos
¿Filamentos vivos?
Vieron que los filamentos no sólo tenía aspecto de cosas vivas: además se reproducían. Los hicieron crecer en placas para cultivos microbiológicos, comprobando que estos ínfimos "seres" se reproducían a temperatura ambiente y en presencia de oxígeno.
Los científicos estaban alucinados. Estas cosas crecían de manera tan rápida y con tanta facilidad que en dos o tres semanas producían colonias que se podían observar a simple vista.
Al realizar un análisis de los elementos químicos que componen estos filamentos, comprobaron que las diminutas estructuras estaban formadas en su mayor parte por carbono, oxígeno y nitrógeno, con algo de silicio. Quizás tuviesen hidrógeno, pero este elemento no era observable con la técnica de rayos X que ellos utilizaron.
Más asombro. Esa era una composición típica de los organismos vivos. Aunque el silicio no es para nada común en la química orgánica, aparece en la composición de algunos tipos de bacterias.
Para descartar con más certeza un origen mineral de esos nanofilamentos, comprobaron la ausencia de metales tales como sodio, potasio, aluminio, calcio o hierro.
Y usando técnicas de fluorescencias con moléculas y marcadores que permiten la detección del ADN, tuvieron resultados indiscutiblemente positivos: estos objetos extraños que la doctora Philippa Uwins y su equipo estudiaban contenían ADN.
Nanobios
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De todo esto debía surgir la obvia conclusión: esas minúsculas formas que habían extraído de su hábitat en las profundidades de la corteza terrestre, muy por debajo de la plataforma continental de Australia, están vivas. Prácticamente no les quedaban dudas.
Sin embargo, eran demasiado pequeños. Demasiado pequeños como para ser del tipo de los organismos que se pueda decir que están vivos.
Cuando debieron ponerles un nombre, chocaron con un problema: el nombre que mejor les caía a estos organismos era el de nanobacterias, pero era una denominación que ya estaba usada: había sido empleada por el investigador finlandés Olavi Kajander para describir un nuevo tipo de parásito presente en la sangre humana, emparentado con la bacteria Brucella, que había sido descubierto en 1996 y que medía entre 200 y 300 nm (nanómetros) de diámetro.
Estos organismos como tubos eran muchos más pequeños, hasta de una décima parte de esas "nanobacterias". ¿Cómo llamarlos?
La doctora Philippa Uwins escogió para sus nanofilamentos vivos el término "nanobes" ("nanobios" en español), para distinguirlos de los "microbios" (microbes, en inglés), o bacterias, que son mucho mayores, ya que tienen diámetros típicos del orden de los micrómetros en lugar de nanómetros.
Ella y su equipo australiano publicaron los resultados preliminares de esta investigación, en los que introducían el nuevo término, "nanobios", en 1998.
Los nanobios no pueden estar vivos... ¿o sí?
Una debatida idea —conocida como la "teoría de la hirviente biosfera profunda"— subvierte la explicación tradicional del génesis en el mar o la superficie terrestre. Este modelo, bastante reciente, tiene implicaciones de amplio alcance para todas las teorías sobre la formación de la vida.
Formulada en gran parte por el astrónomo Thomas Gold de la Universidad de Cornell, la teoría propone que la vida no surgió en las capas superficiales de los mares primitivos, en donde podía alimentarse de la energía solar, sino de los microbios primitivos que prosperaban en las profundidades del planeta, alimentándose de su propia energía química.
"Sufrimos un chauvinismo de superficie" afirmó Gold en una entrevista después de la publicación de su libro La hirviente biosfera profunda. "Es más probable que la vida haya comenzado en las profundidades del planeta. Pero debido a que vivimos en la superficie, no pensamos mucho en la vida que bulle bajo nosotros".
Allí, los microbios obtienen energía química de las rocas sedimentadas en la forma de minerales oxidados. Los microorganismos extremófilos son tan adeptos a extraer este alimento que prosperan incluso en las rocas ígneas, lava solidificada que prácticamente no tiene materia orgánica.
Se cree que la vida que cubre el planeta emigró a la superficie a través de los respiraderos ubicados en el fondo del mar, y que al encontrarse con nuevas condiciones, cambiaron eventualmente su capacidad primitiva de alimentarse de la energía química por el proceso más complejo de la fotosíntesis.
Esta teoría cambia ampliamente los límites para la existencia de vida.
Gold dice que "Esto hace que la probabilidad de vida en otra parte sea mayor, ya que hay muy pocas opciones de encontrar condiciones similares a las de la superficie de la Tierra".
Thomas Gold no sostiene solamente que la vida nació allí, en las profundidades de la corteza, lo cual sería parte de la historia antigua, sino que el planeta alberga hoy mismo una comunidad de activos microorganismos en las profundidades debajo de la corteza terrestre. Esta vida proliferaría justo en los mismos dominios en los que fueron hallados los nanobios australianos y llegaría hasta miles de metros de profundidad.
Estos ocultos habitantes de la Tierra medrarían en enormes cantidades en los intersticios de las rocas profundas y calientes, ocupando todo el espacio disponible y obteniendo su energía de la propia química de las rocas o de los gradientes térmicos producidos por el magma. Las estimaciones de Gold nos dicen que esta nueva biosfera de las profundidades podría ser, cuantitativamente, más importante que nuestra propia biosfera de superficie, pudiendo llegar a tener una masa hasta diez veces superior a la masa de todos los organismos vivos que habitamos en la faz de nuestro planeta.
Estos organismos son, entonces, ni más ni menos que los intraterrestres, los verdaderos dueños del mundo, ya que ocuparían un volumen mucho mayor que lo que puede ocupar la vida de la superficie, aún sumándole la vida marina más profunda.
Podría ocurrir que los nanobios que halló la doctora Philippa Uwind sean la forma de vida más importante de nuestro planeta y, quizás, incluso, de todos los planetas. La historia de la Biología nos muestra una y otra vez que resulta completamente inútil establecer dogmas y fronteras demasiado estrictas.
Y si están vivos, bien, a reescribir la biología
Nanobios
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Es evidente que si estos nanobios están vivos, tienen que ser algo muy diferente al resto de las células que conocemos.
Su modo de vida y de reproducción es aún un completo enigma.
Desconocemos si los nanobios responden a los patrones de lo que se llama "vida" o, en cambio, poseen una bioquímica muy diferente al resto de los organismos que hemos conocido hasta ahora, que se basa en componentes de menor tamaño que puedan almacenarse por completo en esa minúscula "célula".
Pero la comunidad científica los considera inviables
Una buena parte de la comunidad científica tiene grandes dudas sobre la naturaleza de estos nanobios. Desde los puntos de vista establecidos, estos nuevos entes no poseen viabilidad biológica. Los microbiólogos no pueden creer que el interior de los minúsculos filamentos quepan, por ejemplo, los ribosomas, necesarios para fabricar proteínas, ni tampoco la maquinaria enzimática que se hace cargo de la duplicación del ADN.
Se trata de complejos multiproteínicos que de ninguna manera caben en el estrecho "cuerpo" de un nanobio, pero se saben necesarios para las funciones vitales en todos los seres vivos conocidos.
Incluso, el ancho de los nanobios es sólo diez veces mayor que el grosor de una hebra de ADN, lo que hace que los científicos crean que un nanobio ni siquiera podría contener la cantidad de información genética mínima requerida para dotar al organismo de vida propia.
La discusión no es nueva
Aquellos que estén en contacto con las discusiones científicas sabrán todas las que se han motivado alrededor de las formas "de bacteria" encontradas en un meteorito hallado en la Antártida y que se considera proveniente de Marte. Muchos de los conceptos que venimos analizando más arriba se han discutido ya con respecto a esta pieza espacial.
El 27 de diciembre de 1984 un grupo de científicos de la NASA encontraron en un lugar denominado Allan Hills (Antártida) la pieza que bautizaron ALH84001 (ALlan Hills, 1984, pieza 001), un fragmento de Marte, según ellos, caído en la Tierra miles de años atrás, posiblemente al final de la Edad de Hielo, hace unos 13.000 años.
Pero esta piedra no llegó directamente del planeta rojo. El fragmento debe haber sido arrancado de la corteza de nuestro vecino Marte, posiblemente por el impacto de un gran objeto —un cometa o un asteroide— sobre su superficie, y quedó vagando durante millones de años por el espacio próximo. Hasta que un día su camino se cruzó con la Tierra y cayó allí, en los hielos de la Antártida.
El fragmento de roca desembarcó en los laboratorios de la NASA, siempre interesada en todo lo que tenga que ver con nuestro planeta vecino, el más parecido a nuestro mundo. Y pronto se hizo famoso.
Un equipo dirigido por el doctor David McKay, jefe científico de Ciencia Planetaria y Exploración en el Centro Espacial Johnson de la NASA, publicó, el 16 de agosto de 1996, un artículo científico en la revista Science que sacudió el mundo de la ciencia como el más poderoso de los terremotos.
El texto decía que los laboratorios de la NASA habían hallado, por primera vez, evidencias de la existencia de vida extraterrestre en el meteorito ALH84001, procedente de Marte. La pieza contiene pequeñas estructuras que, para él y su equipo de investigación, muy bien pudieran ser microfósiles, los restos fosilizados de minúsculas formas de vida marcianas.
El problema es que, lo mismo que los nanobios, esta forma (y muchas otras que están en la roca, aunque no tan nítidas) no tiene la amplitud necesaria como para haber sido un microbio de las características de los que conocemos. Es demasiado pequeño. La longitud de una típica bacteria Escherichia coli es de entre 1 y 2 µm (micrómetros), lo que es lo mismo que decir 1.000 a 2.000 nm. Y la famosísima figura de la foto tiene unas 200 nm de longitud (o sea que es del orden de tamaño de los nanobios).
"Microbio" de Marte
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Los científicos estiman que el tamaño mínimo para incluir la complicada maquinaria que necesita una célula para llevar a cabo sus funciones vitales, con todos sus componentes, es una esfera de 200 nm. Obviamente, en una estructura longitudinal de 20 x 200 nm no cabría todo eso.
Desde ya la afirmación de que se trata de fósiles de seres vivos no ha sido aceptada aún, sino que ha originado altos niveles de polémica. Una máxima científica dice que cuanto más difícil de creer sea una afirmación, mayor debe ser el peso de la evidencia necesaria para que la tomemos en serio. Las pruebas que se siguen realizando sobre esta roca van arrojando resultados pendulares, que a veces acercan a la posibilidad de que se trate de fósiles de seres vivos y otras veces la desmienten.
Formas de vida que no son fáciles de aceptar
A menos que algún día desciendan seres pulpoides de una nave frente a las cámaras de las grandes cadenas informativas, no será fácil probar que existe vida extraterrestre. Los escépticos estarán siempre listos a señalar las más mínimas fisuras de una demostración y buscarán todas las maneras de demoler los datos que se consideran prueba. Por supuesto que esto no es malo, de ninguna manera.
El equipo de McKay se encontró, obviamente, con esta actitud. Dado que existen estructuras con formas filamentosas en rocas terrestres, la mayoría de los geólogos opinó que el origen de las que aparecen en el interior del meteorito podría muy bien tener una explicación mineralógica.
Los científicos con una visión tradicional opinaron que postular que esas rocas indican la presencia de formas de vida es al menos aventurado. Lo cierto es que hoy en día la ciencia ni siquiera puede afirmar, con total seguridad, que existía vida en la Tierra hace 3.000 ó 3.500 millones de años, a pesar de los cientos de restos fósiles encontrados y de muchas señales que lo indican.
Las formas que están alojadas en esa roca, incluso, y al igual que los nanobios, no podrían almacenar en ese espacio la información necesaria para su reproducción. Se dice que son "bacterias" marcianas, pero están mucho más en el orden de pequeñez de los virus. Y los virus, ya que no tienen sus propios mecanismos de reproducción, no se pueden considerar como que tienen vida independiente. Son otra forma de ¿entidad semiviviente? (no se le puede llamar vida, ¿cómo hay que llamarlos?) que genera controversia, ya que tampoco son formas minerales: tienen una altísima estructuración y les basta con infectar a una célula viva para reproducirse.
Durante aquella controversia se habló de las bacterias terrestres más pequeñas conocidas, del género Mycoplasma, que son células que ocupan una esfera de unos 150 nm de diámetro. Son los organismos más pequeños de vida libre aceptados hasta ahora. Causan la pleuropneumonía en bóvidos y también puede provocar enfermedades en los humanos. La Mycoplasma posee ADN de doble hebra con unos 500.000 pares de bases, enzimas (para la transcripción, replicación y glicolisis en su forma anaerobia) y ATP. Tiene hasta 750 proteínas distintas. Posee también gotas lipídicas y puede tener vacuolas. Tiene ribosomas y una bicapa lipídica mínima (membrana) que la encierra.
La Tierra nos ha aportado, para seguir la discusión, microfósiles de bacterias tan antiguas como las marcianas, como un ejemplar conocido con el nombre de Eobacterium isolatum que fue hallado en África del Sur, en una roca sedimentaria de hace 3.400 millones de años. Estas bacterias eran mucho mayores, sin embargo, a los supuestos fósiles marcianos, ya que tenían una longitud de alrededor de 500 nm.
Volvamos al mundo de los nanobios y similares del interior de la Tierra
La cosa es que, mientras los robots ruedan por Marte buscando señales de vida, los nanobios de Australia siguen reproduciéndose en el laboratorio ante la vista de cualquiera que desee observarlos. Hay que aceptar que, en muchos sentidos, cumplen con los criterios de la definición de vida.
El equipo australiano no se ha quedado ocioso. En los últimos dos años ha llevado adelante muchos más estudios, gracias a los que han detectado, por ejemplo, que los nanobios muestran distintas morfologías, que podrían corresponder, presumiblemente, a diferentes etapas de su ciclo vital.
En algunas de partes del ciclo se observan abultamientos que muy bien podrían corresponder a los cuerpos fructíferos que se observan en algunos hongos. También se ha puesto de manifiesto la presencia de membranas biológicas asimétricas recubriendo el cuerpo de los nanobios.
En la actualidad el equipo de Uwins está intentado secuenciar el ADN de sus criaturas, para ver si se puede demostrar que la secuencia es diferente a la de cualquier otro organismo conocido e incluso establecer las relaciones de parentesco con otros seres vivos. Los críticos sostienen, hasta ahora, que es probable los experimentos positivos de detección de ADN se deban a contaminación por otros microorganismos.
Los intraterrestres esculpen el mundo
Entretanto, los entes minúsculos siguen dando sorpresas.
De acuerdo a lo que afirma un equipo de geólogos de los Estados Unidos en un artículo publicado recientemente en Geology, algunas de las más grandes y espectaculares cavernas del mundo fueron creadas por los ingenieros más pequeños imaginables.
Cavernas de Carlsbad
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Centenares de miles de visitantes recorren las espectaculares grutas y formaciones de roca de las cavernas de Carlsbad en Nuevo México y las cuevas de Frasassi en Italia. Pero ahora estos visitantes tendrán otra razón para maravillarse. Estas cuevas, dice Annette Summers Engel y sus colegas de la Universidad de Texas en Austin, literalmente fueron excavadas por bacterias al alimentarse.
Este tipo de cavernas son ejemplos de paisajes en los que las rocas se disolvieron para formar las cavidades y canales que se observan. Algunas veces se convierten en sistemas de cuevas y en otros casos se pueden llenar de agua o petróleo, creando acuíferos o depósitos de petróleo debajo de la superficie de la tierra.
La mayoría de estos sistemas se forman cuando el ácido carbónico, que se produce cuando el dióxido de carbono se disuelve en agua, se "come" los minerales formados de carbonatos. Sin embargo, hay otro ácido que puede realizar el mismo trabajo, y ahora los investigadores han descubierto que puede provenir de una inesperada fuente.
En los sistemas de Carlsbad y de Frasassi, el ácido transformó la piedra caliza (calcita o carbonato de calcio) en yeso (sulfato de calcio). El yeso es muy soluble en agua y por eso el agua subterránea lo disuelve y arrastra, lo que deja huecos que se van agrandando gradualmente.
La explicación estándar es que el sulfuro de hidrógeno gaseoso, que proviene del agua de las fuentes termales, burbujea en huecos llenos de aire y reacciona con el oxígeno, formando ácido sulfúrico. Pero Engel y sus colegas han encontrado que en la cueva Lower Kane en Wyoming, que se ha considerado por mucho tiempo el ejemplo clásico de cuevas excavadas por ácido sulfúrico, las cosas no han ocurrido de esta manera.
La cueva Lower Kane casi no contiene ninguna fuente con agua rica en sulfuro de hidrógeno y muy poco de este compuesto surge para unirse al aire de la cueva. Los investigadores encontraron, en cambio, que el sulfuro de hidrógeno lo utilizan unos microbios, que forman unas capas blancas de esferas que cubren el piso de la cueva. Esas bacterias usan el producto químico como fuente de energía, quemándolo de la misma manera en que nosotros quemamos los carbohidratos. El ácido sulfúrico es un subproducto de su proceso metabólico.
En otras palabras, los microbios son los responsables de convertir en yeso la roca formada por carbonatos. Poco a poco, los desechos de las bacterias convirtieron pequeñas fisuras de las rocas en cavernas por las que se puede caminar.
Aunque la edad exacta de la cueva Lower Kane aún se discute, Engel dice que es probable que se haya formado hace unos 10.000 años. Esto es relativamente reciente; las galerías de las cavernas que se forman por la acción más común del ácido carbónico crecen mucho más despacio.
Las grandes catedrales subterráneas de Carlsbad y Frasassi son mucho más antiguas. Las cavernas de Carlsbad, por ejemplo, tienen entre 10 y 14 millones de años. Son una muestra de lo que pueden lograr los microorganismos intraterrestres si se les da un poco de tiempo.
Más datos:
(Traducido, ampliado y adaptado por Eduardo Carletti de diversos sitios en la web)
