MARCO CULTURAL DE LA ASTROBIOLOGIA (*)

Julián Chela-Flores
The Abdus Salam International Centre of Theoretical Physics
Miramare P.O. Box 586; 34100 Trieste, Italia, e
Instituto de Estudios Avanzados
Caracas 1015A, Venezuela

Tel. +390-40-2240392; fax: +390-40-22-42 41;
E-mail: chelaf@ictp.trieste.it;
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Resumen

Argumentamos que el tema del origen de la humanidad debe ser de interés para todos los sectores de la cultura. Deseamos evidenciar los cambios que el estado actual de la astrobiología implica en la cultura. Consideraremos algunas ramas de la ciencia que contribuyen a nuestra presente apreciación del origen de la humanidad. La astrobiología ha contribuido a dar respuesta parcial a preguntas que han acompañado a la humanidad desde la antigüedad. Finalmente, resumiremos cuales son los ambientes donde la vida pudiese surgir en el universo. Discutimos cuales son algunas de sus implicaciones, poniendo particular atención al Sistema Solar. Excluyendo a la Tierra existen ambientes favorables a la vida, ya sea en el presente o en el pasado; conocemos dos notables ejemplos: el planeta Marte y Europa, el satélite del planeta Júpiter. Además, consideraremos algunas de las implicaciones filosóficas en esta área de investigación, a pesar de que hasta la fecha no existan pruebas de vida fuera de la Tierra.

1. La astrobiología

La astrobiología es la ciencia que estudia el origen, evolución, distribución y destino de la vida en el universo. Para abordar un tema tan complejo comenzaremos con el origen de la vida en la Tierra. Primero que todo, quisiéramos cuestionar si nuestra discusión de carácter divulgativo, deba ser necesariamente independiente de las otras culturas, ya que1:
La filosofía es algo intermedio entre la teología y la ciencia. Como la teología, la filosofía consiste en especulaciones sobre temas de los cuales hasta el presente conocimiento definitivo no ha sido logrado; pero como la ciencia la filosofía invoca el razonamiento humano más bien que la autoridad, ya sea ésta la tradición o la revelación.
Por otro lado, el papel que juega la ciencia ha sido discutida en un contexto más amplio, por ejemplo 2: Si la ciencia y la religión son tan ampliamente similares, y no arbitrariamente limitadas en sus dominios, claramente ellas deberían en cierto momento converger .
No parece que hubiese ningún tipo evidente de convergencia. La actual relación entre tres de las culturas relevantes a la astrobiología: ciencia, filosofía y teología ha sido discutida recientemente 3:
La cultura contemporánea requiere un constante esfuerzo de síntesis del conocimiento y una integración de nuestra comprensión...pero si la especialización no está balanceada por un esfuerzo destinado a poner atención a las relaciones en nuestra comprensión, existe el gran peligro de generar una "cultura fraccionada".
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(*) Trabajo basado en un ciclo de conferencias dictadas por el autor en la Cátedra UNESCO de Filosofía.(Director: Dr. E. Mayz Vallenilla, Instituto de Estudios Avanzados Caracas, 9-20 Febrero 1998.)
Algunas de las más profundas preguntas que son relevantes a toda la cultura nos han acompañado desde tiempos bíblicos: ¿Cuál es el origen del universo?, ¿De qué está constituido el universo?, ¿Cuál es su destino?, ¿Cómo comenzó la vida? y, en particular, ¿Cómo se originó la humanidad?
Consideraremos una pregunta adicional: ¿Estámos solos en el universo, y de no ser así, cuál es la posición de la humanidad en un contexto universal? Deseamos evidenciar a continuación algunos cambios que la astrobiología actual está imponiendo sobre la cultura en general.

EL GEOCENTRISMO Y EL ANTROPOCENTRISMO EN NUESTRA CULTURA

Recordemos que el contraste durante el Renacimiento entre ciencia y teología se demuestra insostenible en el Siglo XIX con el advenimiento de una de las mayores revoluciones del pensamiento humano, las dos teorías de Darwin: la Teoría de la Descendencia Común y la Teoría de la Selección Natural. Con ellas queda virtualmente excluido el antropocentrismo. En término de las teorías de Darwin podemos intentar 4 entender a grandes rasgos la ascendencia desde el origen de los átomos, evento ocurrido unos 300 mil años después del nacimiento del universo, hasta la eventual trayectoria desde el origen de las moléculas en el cosmos hasta el advenimiento de la humanidad.
El origen de la dificultad en unificar los diferentes aspectos de las culturas está en la introducción de un concepto metafísico (el ánima) en una discusión científica. Al tomar esa decisión, Descartes excluye a priori la posibilidad de producir un argumento ontológico continuo que pueda ser aceptable para todos los sectores de la cultura. Decartes intentó describir la manera como ánima y cuerpo se relacionan, sin lograr mayor éxito en su empresa.
Para lograr un argumento ontológico continuo, la ciencia tuvo que esperar la época de Charles Darwin. La originalidad de Darwin consistió en haber dado inicio a una manera de estudiar el origen de la humanidad independientemente de la visión cartesiana, que habría de ser aceptable al resto de la cultura. Desde la época de Galileo Galilei, imperceptiblemente el concepto de una discontinuidad epistemológica es introducido en las discusiones culturales interdisciplinarias. Cuando a sus 46 años Galileo comienza con su publicación en el "Mensajero Celeste" anunciando la rotación de cuatro lunas alrededor del planeta Júpiter (hoy llamadas satélites galileanos, es decir, en orden de sus distancias a Jupiter: Io, Europa, Ganímedes y Calixto). De esta manera se pone en evidencia el primero de un abanico de fenómenos planetarios que obligan a la aceptación de la teoría heliocéntrica, la cual Nicolás Copérnico hiciera publicar poco antes de su muerte en 1543.
Desde la noche del 7 de Enero de 1610 es evidente para Galileo que todos los astros accesibles a telescopios capaces de apenas unos 20 aumentos lineales, demuestran evidencia de rotación, ya sea de satélites alrededor de sus respectivos planetas, o de planetas y sus satélites alrededor del Sol.
De esta manera queda virtualmente excluido el 'geocentrismo', que perduraba en la mente humana por unos 1500 años. Lo que queremos señalar es que en la defensa ante sus críticos, Galileo se restringe a discutir sólo lo que es directamente observable. Podemos decir que esta actitud, luego a ser adoptada como la base de la ciencia, implica que hay una discontinuidad epistemológica en el diálogo intercultural: lo que no es observable queda excluido del discurso científico, aunque puedan ser de vital relevancia a las otras ramas de la cultura. En otras palabras, un evento no observable no es negado necesariamente por la ciencia, sólo que dentro de la cultura lo no-observable es tema que puede tratarse de maneras diferentes:
1. En términos teológicos, o sea a través de la revelación y enseñanza de las diversas tradiciones religiosas.
2. En términos filosóficos, en base al razonamiento condicionado por el ambiente dentro del cual se mueve el filósofo. Dicho ambiente está fuertemente condicionado por la nueva física y astronomía durante el Renacimiento. El razonamiento filosófico está condicionado en nuestros días por una razón que es difícil definir, debido al revolucionario progreso en nuestra potencial capacidad de diseñar misiones espaciales para independizarnos de lo que podemos aprender a través de nuestros propios sentidos. Este tema será considerado de nuevo en la Sección 4.

EL ORIGEN DE LA VIDA EN LA TIERRA

En la tradición galileana la verificación por medio de observaciones, o experimental, es esencial. Dentro de este límite tanto el origen de la humanidad como el marco cultural de la relación hombre-universo, pueden ser enfocados en una serie de etapas:
1. La formación de las moléculas en el cosmos.
2. Los pasos que elevaron las moléculas orgánicas a replicadores (biomoléculas) capaces de sufrir mutaciones y, por consiguiente, adaptarse a un ambiente sujeto a cambios aleatorios.
3. La incorporación de biomoléculas en membranas (bicapas lipídicas), acto que da lugar a la formación de la primera célula viviente.
4. La evolución de las primeras células vivientes conteniendo material genético no restringido dentro de una segunda membrana interior. La ausencia de este núcleo interior caracteriza dos de los más importantes agrupamientos de organismos contemporáneos. Esta fundamental propiedad taxonómica nos induce a referirnos a estos simples organismos como células 'procarióticas', mientras que a los organismos unicelulares dotados de un verdadero núcleo se les llama células 'eucarióticas'; hay evidencia en micropaleontología que nos induce a pensar que hace dos mil millones de años la eucariogénesis ya había ocurrido en la Tierra.
La descripción del origen de la humanidad presentada hasta este punto está basada en:
· la física, en sus aplicaciones a la cosmología y escatología,
· la química, en sus aplicaciones a la cosmoquímica y a la evolución química,
· la geología, en sus aplicaciones a la geocronología, paleontología y a la biogeoquímica,
· la biología, en las dos teorías de Darwin, ya mencionadas anteriormente, así como también en la biología molecular y la taxonomía.
La descripción del origen de la humanidad que concierne nuestra investigación en el área general de la astrobiología, está desvinculada de las discusiones teológicas, ya que aquellas están principalmente enfocadas sobre conceptos metafísicos, tales como el ánima y el espíritu y se basan en revelación y tradición.

2. El origen de la vida en el universo

Unos de los objetivos de la astrobiología es obtener dentro de un contexto de la evolución cósmica una visión completa de todas las etapas intermedias de la evolución de la vida, es decir:
· la evolución química, la cual lleva desde los átomos hasta las biomoléculas,
· la evolución prebiótica, la cual lleva desde las biomoléculas hasta los primeros organismos unicelulares
· la evolución biológica, la cual lleva desde las primeras células vivientes hasta los organismos unicelulares, ya sean procarióticos o eucarióticos.
Un progreso significativo, pero no completo aún, comenzó en los años sesenta. Estos avances estaban motivados por el muy conocido experimento de Stanley Miller, quien había logrado sintetizar algunas biomoléculas (aminoácidos) en condiciones que pretendían imitar la atmósfera primitiva de la Tierra.
Pasos importantes en la síntesis de los monómeros más importantes fueron dados a continuación por otros químicos orgánicos, entre ellos destacan los astrobiólogos americanos Sidney Fox, Cyril Ponnamperuma (esté último fue oriundo de Sri Lanka), y el ilustre astrobiólogo español Juan Oró.
Nosotros creemos que los pasos de la evolución hacia la vida están aún incompletos. Sin embargo, las leyes de la física, química y biología sugieren un cosmos en donde la materia orgánica está inexorablemente auto-organizada en organismos vivientes. El estudio del origen de la vida comenzó a formarse como disciplina científica unos 70 años después de la publicación de la principal obra de Darwin: "El Origen de las Especies". Pero hace también unos 70 años que el químico orgánico Alexander Oparín aplicó el método científico al problema del origen de la primera célula. De esta manera el problema del origen de la vida, que hasta esa fecha estaba dentro del dominio exclusivo de la teología y de la filosofía, fue insertado dentro de un contexto científico.
Sin embargo, la astrobiología tiene otros dos aspectos igualmente importantes, la evolución de la vida y su distribución en el universo. Por consiguiente, el contexto de la química orgánica debe ser ampliado para incluir las ciencias de la vida, de la tierra y espaciales.
Un factor importante en este crecimiento vertiginoso es debido al éxito de las misiones espaciales de los últimos 30 años (Mariner, Apollo, Viking y particularmente las misiones Voyager y Galileo al sistema de Júpiter a las cuales regresaremos en las dos secciones siguientes). Un amplio elenco de otras misiones están en proceso de planificación o ejecución. Nuevas áreas de investigación se han concebido como consecuencia de este cambio de énfasis. Por ejemplo, la protección planetaria. Su propósito es nuestra preparación para el regreso de muestras de rocas o hielos del planeta Marte o del satélite Europa. La primera prueba importante será regreso de rocas marcianas.

3. La evolución de la vida en el universo

Dada la importancia del origen, evolución y distribución de las biomoléculas en la evolución del sistema solar, comenzamos por comentar sobre el origen de algunas de las más importantes biomoléculas. Debemos recordar el gran progreso en nuestra comprensión de las moléculas orgánicas interestelares y la posible fuente extraterrestre de moléculas precursoras de las biomoléculas.
Alrededor del 98% de toda la materia en el Universo está constituida de hidrógeno y helio. Los otros cinco elementos biogénicos C, N, O, S y P constituyen sólo el 1% de la materia cósmica. La abundancia de los elementos biogénicos sugiere que la mayor parte de las moléculas en el Universo son orgánicas. De hecho, del centenar de moléculas que han sido detectadas, ya sea por medio de la espectroscopía de microondas, o en el infrarrojo, 75% son orgánicas.
Vale la pena enfatizar que las simulaciones efectuadas en el área de la evolución química se comparan favorablemente con las observaciones del medio interestelar. Algunas de las moléculas detectadas por medio de la radioastronomía son precisamente aquellas que en el laboratorio se han demostrado ser precursoras de las biomoléculas.
Las principales biomoléculas son: los aminoácidos, los ácidos nucleicos, los lípidos y los polisacáridos. En total, 12 moléculas interestelares ya han sido sintetizadas en experimentos de evolución química, las cuales son efectivamente precursoras de las cuatro principales biomoléculas. La evolución de los compuestos orgánicos (principalmente de H, N, O y P) en el medio interestelar han sido cuidadosamente estudiados. El gas resultante, junto con polvo, hielos y granos, son a su vez precursores del Sistema Solar a través de un eventual proceso de condensación.
En particular, algunas de las moléculas precursoras que han sido detectadas en el medio interestelar son: hidrógeno molecular, agua y monóxido de carbono. La investigación en este campo, llamado la 'cosmoquímica', se ha venido desarrollando desde hace ya unos cincuenta años.
Un objetivo de nuestra investigación va más allá de la evolución química. Ya en la evolución celular la totalidad de los organismos formados de células eucarióticas se les llama, en la terminología más reciente, el "Dominio Eukarya". Este dominio debe interpretarse como un agrupamiento más elevado que el 'Reino', ya que dicho dominio contiene reinos, entre ellos el Reino Animal.
Por otra parte, entre los procariotes podemos definir dos dominios adicionales: el Dominio Bacteria y el Dominio Arquea. Este último requiere alguna explicación. Estos organismos unicelulares no son ni eucariotes ni bacterias, usualmente habitan en condiciones extremas de temperatura, presión o salinidad; tradicionalmente se les ha llamado arqueobacterias. En particular, adoptamos la siguiente terminología para los procariotes:
· Decimos que son termófilos cuando logran adaptarse a una temperatura ambiente elevada (hasta por encima de los 100 ° C).
· Cuando se adaptan a condiciones acídicas extremas les llamamos 'acidofílicos'.
· Las expresiones alternativas: 'extremófilos' o 'hipertermófilos' a veces se usan para distinguir diferentes grados de adaptabilidad a condiciones extremas.
Los principales pasos de la evolución química fueron tomados en la Tierra desde 4.6-3.9 GaAP. Este primer intervalo del tiempo geológico se llama la Subera Hadeana debido a las condiciones poco favorables a la vida que existían en la Tierra primordial.
Observemos, sin embargo, que impactos por grandes asteroides no necesariamente excluyen la posibilidad que el período de la evolución química podría haber sido considerablemente más breve que lo que hemos supuesto anteriormente. Es posible, además, que la Tierra podría haber estado continuamente en presencia de ecosistemas no dependientes de la fotosíntesis, desde una época realmente remota, hace unos 4.44 miles de millones de años antes del presente (GaAP). En esos remotos períodos la vida ya habría colonizado hábitats extremos. Se habrían desarrollado ecosistemas que podrían sobrevivir impactos capaces de hervir toda el agua de un océano cuya profundidad fuese de hasta 3 mil metros.
En resumen, la evidencia que tenemos de biogeoquímica y micropaleontología indican que en el intervalo 3.9 - 2.5 GaAP del Arqueano la vida, tal como la reconocemos hoy, ya estaba presente en la Tierra. Existe una rica documentación de microfósiles del Dominio Bacteria, particularmente en lo que concierne a múltiples especies de las cianobacterias. Sin embargo, hay que resaltar que los fósiles que nunca han sido expuestos al metamorfismo regional son solamente aquellos de una antigüedad no superior a 3.5 GaAP.
Vale la pena detenerse un instante a considerar este fenómeno geológico del metamorfismo, el cual es de máxima importancia para las consideraciones de rocas del Arqueano. Este fenómeno consiste en el ajuste mineralógico y estructural de rocas a condiciones físicas y químicas en la profundidad de la corteza terrestre. Normalmente este ambiente, que induce los cambios metamórficos, es radicalmente diferente al ambiente en donde se ha generado la roca misma. Es debido a estos cambios que se ha discutido tan intensamente la veracidad de los datos correspondientes al período comprendido entre 3.9 - 3.5 GaAP.
Por otro lado, la primera aparición de los eucariotes puede ser seguramente colocada en el Eón siguiente, llamado el Proterozoico (2.5 - 0.6 GaAP). Este Eón presenció el radical cambio de una atmósfera casi enteramente libre de oxígeno a una atmósfera ricamente oxigenada, ya para 2 GaAP. El aumento del oxígeno atmosférico fue el factor central que permitió la evolución de la célula eucariótica: la eucariogénesis.
Consideraciones que involucran la teoría de la evolución y a la biología molecular nos inducen a poner el énfasis en una taxonomía de organismos unicelulares, más bien que de organismos multicelulares. Un aspecto de este nuevo paradigma es que el entendimiento de la primera aparición de la inteligencia en la Tierra se reduce a comprender la primera aparición de la célula eucariótica, en vez de la humanidad, ya que los únicos organismos inteligentes que conocemos en la Tierra pertenecen al Dominio Eukarya. La mayoría en mi generación fue educada con una biología que enfatizaba una clasificación taxonómica basada en reinos como el más alto agrupamiento de organismos. Eso fue debido a la falta de conocimiento de la biología molecular, la cual sólo recientemente ha aclarado las bases de una taxonomía racional que considera a los tres principales dominios Bacteria, Arquea y Eukarya como los agrupamientos más altos de los organismos terrestres.
Podríamos adaptar los comentarios de Julián Huxley en su introducción de la obra del Padre Teilhard: "El Fenómeno del Hombre" 5: Parecería haber un evidente e inexorable aumento hacia mayor complejidad en la transición de Bacteria a Eukarya. Con Christian De Duve 6, podemos decir que las leyes de la física y de la química implican la obligatoria aparición de la vida durante la evolución cósmica. Este punto de vista, con el cual estamos de acuerdo, no se presta a la crítica que Peter Medawar hiciera sobre el trabajo del Padre Teilhard 7.

EL FENOMENO DE LA CELULA EUCARIOTICA 8

Nosotros deseamos tomar un paso más allá de la posición de De Duve, quien se limita a sostener que la vida es una consecuencia natural de las leyes de la física y de la química. Más bien adelantemos la siguiente hipótesis:
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. Estos son: una reserva de material orgánico sea de origen exógeno o endógeno, agua líquida y una fuente de energía estelar o geológica.
Esta hipótesis está sujeta a verificación 8-10. Intimamente ligada a la hipótesis de la universalidad de la eucariogénesis está la cuestión de la posible existencia de la vida extraterrestre: ¿Es razonable intentar la búsqueda de organismos análogos a los de la Tierra, tales como eucariotes o, más bien deberíamos estar buscando algo totalmente diferente?
Senderos evolutivos similares a los terrestres puedan haber ocurrido dentro de nuestro propio Sistema Solar. En este contexto impactos catastróficos pueden haber sido generadores de la propia historia de la Tierra, transportando microorganismos que pudiesen haberse desarrollado en una época más clemente, por ejemplo en el planeta Marte. El mecanismo de transporte desde Marte hasta la Tierra sería el desplazamiento de cantidades sustanciales de rocas de la superficie marciana, como consecuencia de colosales colisiones de asteroides con la superficie del Planeta Rojo.
En contraste con la posición que niega la existencia de organismos análogos a los que ya conocemos, tenemos la siguiente posibilidad: Todos estamos de acuerdo en que el resultado final de un proceso evolutivo paralelo al nuestro no reproduciría la biota terrestre. Pero yo estimo que De Duve ha abierto un nuevo sendero para la investigación cuando pregunta: ¿Cuán diferente sería el resultado del origen de la vida en otros mundos? Esto nos obliga a aclarar que no hay razón alguna para que los detalles del árbol filogenético sean reproducidos en un proceso de evolución paralela.
Por otro lado, hay amplio margen para la evolución de un árbol de la vida de otra forma en un ambiente extraterrestre. Ciertas direcciones pueden cargar tal ventaja selectiva que puede tener una alta probabilidad de que también ocurran en otros mundos.

LA POSICIÓN DE LA HUMANIDAD EN EL UNIVERSO

La interpretación de la Teoría de la Evolución de Darwin que enfatiza la casualidad inherente a la aleatoriedad de las mutaciones genéticas parecería favorecer la singularidad de la humanidad dentro del cosmos. Esa posición podría definirse con la frase: Estamos solos en el universo. Sin embargo, una posición diferente ha sido asumida por una especialidad de la radioastronomía, que se han dedicado a la búsqueda de la vida inteligente extraterrestre. (Para identificar esta disciplina de la radioastronomía usaremos la abreviación SETI proveniente del inglés: 'Search for extraterrestrial life'). Veamos a continuación algunos conceptos que apoyan a la idea de un universo en donde se manifiesten múltiples formas de comportamiento inteligente.
Los seres humanos representan sólo una especie entre 4 mil especies de mamíferos. Los mamíferos, por su parte, son un pequeño grupo de unas 20 mil especies de vertebrados. A su vez los vertebrados resultan una pequeña fracción cuando se comparan con el millón de especies de insectos. Eso nos da una perspectiva real de la posición de la humanidad dentro de la totalidad de los organismos vivientes.
Podemos aceptar cierta complejidad neurológica en los humanos en comparación, por ejemplo, con anélidos. Sin embargo, insistir que la posición de los humanos es especial parecería estar en bases inseguras, es decir desde el punto de vista de algunos autores. Por ejemplo, con Gould 11 podríamos traer a colación los sifonóforos. Estos primitivos animales multicelulares constituyen todo un orden del filo Cnidaria. Sus miembros están caracterizados por la producción de colonias altamente polimórficas sin esqueletos: Gould cita este ejemplo para insistir que ellos constituyen el máximo logro en la construcción de colonias. La conclusión de esta línea de argumentación es que ninguna tendencia podría ser seleccionada como el indicador de una posición especial de una especie entre los 30 millones en que se estima la totalidad de las especies que actualmente existen en la Tierra.
Por otro lado, la evolución de la inteligencia en los humanos, introduce un factor adicional, la evolución cultural, más allá de la selección natural, que es particularmente difícil de estudiar sobre una escala geológica del tiempo: La cultura en los humanos es un fenómeno reciente, debido a que su evolución no va más allá de 2 millones de años antes del presente (MaAP). Indicadores claros de cultura datan desde una antigüedad podemos medir en miles de años, más bien que en millones, o miles de millones de años. Homo sapiens es capaz de dar respuestas flexibles a cambios ambientales. La cultura podría ser un indicador para diferenciar al H. sapiens de otras especies.
Creemos que hay acuerdo general en el sentido que en un ambiente extraterrestre la evolución, a través de la selección natural, no reproduciría a la humanidad. Sin embargo, la posibilidad debe de ser considerada si un nivel de inteligencia equivalente de los humanos (por ejemplo en el desarrollo de tecnologías) podría ser logrado como consecuencia de los factores evolutivos que ya hemos identificado en la Tierra: la selección natural y la evolución cultural. Esta opción es independiente de los detalles particulares del árbol de la vida (filogenético) que hayan elevado a microorganismos hasta organismos (no-humanos) inteligentes.
Al reconocer la inevitable incorporación de la contribución de Darwin a nuestra cultura, nos obliga a todos los que participamos en su desarrollo, ya seamos científicos, filósofos, teólogos o artistas, a enfrentar dificultades aún no resueltas. La eventual solución de estas dificultades contribuirá inevitablemente a evitar el fraccionamiento de la cultura en sub-culturas. De poderse lograr este objetivo superaríamos una situación que hemos mantenido desde el nacimiento de la cultura. En la próxima sección continuaremos la búsqueda de una respuesta a una de las más profundas preguntas que surgen del tema que hemos seleccionado para este trabajo: ¿Estámos solos en el universo? De no ser así, ¿Cuál es la ubicación de la humanidad dentro de posibles evoluciones paralelas?

4. La distribución de la vida en el universo

Después de casi 70 años de investigación en química, física y biología no hemos todavía resuelto el problema de nuestros orígenes. Podemos, sin embargo, comprender como se forman algunas bases de los ácidos nucleicos, algunos aminoácidos de las proteínas, pero nos falta resolver muchas dificultades.
Una alternativa es la investigación de la vida extraterrestre. Nuestra suposición es que podremos progresar más rápido siempre que tengamos más de un ejemplo de una línea continua de evolución (Todo lo que sabemos es que en la Tierra, en menos de 4 miles de millones de años, la evolución biológica ha llevado al 'progenote'-ancestro común de toda la vida terrestre, incluyendo hasta el Homo sapiens.). Para comenzar, proponemos la pregunta central de nuestra inquietud: ¿Dónde debemos buscar los nuevos organismos? Para acercarnos a una respuesta tentativa debemos primero regresar al fundamental trabajo de Galileo ya considerado en la Sección 1, quien descubrió cuatro lunas del planeta Júpiter.
Hemos cubierto un largo trecho desde los albores del Siglo XVII hasta el presente. Hoy estamos en capacidad de poner un telescopio en órbita. Desde 1993 tenemos al Telescopio Espacial Hubble funcionando en perfectas condiciones. Con este instrumento hemos logrado extraordinarias nuevas imágenes.

AMBIENTES EXTRATERRESTRES PROPICIOS AL ORIGEN DE LA VIDA

A pesar de estos logros en obtener mejores telescopios, con los instrumentos ópticos no hemos llegado a un nivel satisfactorio, ya que uno de los principales objetivos de la astrobiología es la búsqueda de planetas extraterrestres donde la vida pueda evolucionar.
El telescopio Hubble es insuficiente para este propósito. Una alternativa, actualmente en estudio, es poner en órbita solar un equipo óptico capaz de detectar planetas similares a la Tierra en otros sistemas solares (el Proyecto Darwin).
Desde 1995 se han descubierto planetas extrasolares, todos ellos en nuestra vecindad, es decir contenidos dentro de una esfera de radio de unos 100 millones de años luz. El primer planeta extrasolar descubierto es posiblemente uno de los más extraños. Está en órbita alrededor de la estrella Pegasi 51. Es de la dimensión de Júpiter, pero su órbita es más pequeña que la de Mercurio. Hasta la fecha se conocen un centenar de otros ejemplos de planetas extra solares.
Júpiter es notable, además de su dimensión, por sus cuatros grandes lunas de un total de 16, distribuidas en cuatro sistemas de órbitas elípticas. Ambas misiones, Voyager y Galileo, se han encontrado con Júpiter y sus lunas. Del cuarteto de satélites galileanos, el más cercano a Júpiter es Io, a una distancia de 6 RJ (donde RJ representa el radio de Júpiter). Io es ligeramente mayor que la Luna. Pero la real diferencia entre las dos lunas es que nuestro satélite no tiene ninguna actividad tectónica, mientras que Io es realmente el cuerpo más volcánico de nuestro sistema solar.
El segundo satélite galileano es Europa, de dimensión algo menor que la Luna. Sin embargo, actualmente es el centro de atención de la astrobiología. Europa está ubicada en órbita poco excéntrica (0,009) a una distancia de casi 10 RJ. Este extraordinario mundo está totalmente cubierto de hielo. La superficie ha sido fotografiada por la misión Galileo-Europa, la cual fue destinada principalmente a este satélite. Como Europa está relativamente cerca de Io, podemos conjeturar que también es geológicamente activa, posiblemente volcánica en su núcleo de silicato. (Conocemos la existencia de ese núcleo gracias a observaciones precisas de la densidad del satélite: 3.01 gm/cm3).
Dicha actividad volcánica podría constituir una fuente para derretir la capa de hielo que cubre a Europa. Por estas razones la cuestión de la posible existencia de un océano en el satélite Europa ha sido ampliamente discutida recientemente. Con una alta probabilidad también debería existir un inventario de carbono y compuestos orgánicos. En resumen, Europa podría tener las tres condiciones que estimamos sean suficiente para que evolucione la vida: una fuente de energía (volcánica), agua líquida y materia orgánica. Los otros dos satélites galileanos son también de interés para la aswtrobiologia: Ganímedes y Calixto están respectivamente a 16RJ y 30 RJ ambos son de tamaño comparable a Titán. De hecho Ganímedes es más grande, siendo el satélite más grande del Sistema Solar. Sin embargo la consideración de estos dos satélites sobrepasa el limite de este trabajo
Para los próximos diez años hay propuestas para la exploración de Europa, para comprender más profundamente su potencialidad para mantener vida. La misión Galileo para Europa, un aspecto particular de la propia misión Galileo, preparó un mapa global de su superficie. Esto aumenta considerablemente la información recabada por las misiones Voyagers y la primera fase de la propia misión Galileo. La segunda es la misión Criobot-Hidrobot. Inicialmente un grupo de investigadores del Jet Propulsion Laboratory del Instituto Tecnológico de California, junto con algunos colaboradores en Europa, incluyendo nuestro Centro 12, propuso descender sobre la superficie, donde ya pudiesen detectarse algunos compuestos bioquímicos y posiblemente algunos microorganismos.
Hay algunos sitios en la Tierra en donde existen condiciones ambientales análogas a las de Europa. Un primer ejemplo es el océano Ártico, en donde distinguimos las profundas hoyas de Canadá, Fram y Noruega. (El Polo Norte esta justo entre las hoyas de Fram y Canadá.) Podemos apreciar que por debajo de la superficie congelada de estas hoyas la temperatura del agua líquida está por encima de los 4 grados Centígrados, aún a una profundidad de unos 500 metros.
Podemos encontrar un segundo ejemplo en Antártica. Allí una gran variedad de microorganismos ya han sido estudiados. En particular, gracias al descubrimiento de Sir Robert Scott en 1905 conocemos los lagos de los valles congelados. En el Valle de Taylor hay varios lagos permanentemente cubiertos con una superficie congelada (por ejemplo, los lagos de Fryxell y Hoare).
En el Valle de Victoria tenemos otro ejemplo el cual ha sido bien estudiado desde el punto de vista de la microbiología, es decir el Lago Vanda. También sabemos que en todos estos lagos existen bacterias (cianobacterias) y aun organismos unicelulares que han evolucionado hacia células más complejas. Tal es el caso de las diatomeas, las cuales están caracterizadas por un núcleo que secuestra el material genético, o sea son organismos eucarióticos.
Hay un acuerdo general que tales organismos podrían sobrevivir en el océano de Europa. Para investigar la posibilidad no de la supervivencia de organismos terrestres en Europa, sino más bien la posibilidad de la existencia de microorganismos en Europa, se ha concebido un mini-sumergible que pudiese penetrar la superficie y explorar el océano.
La misión Criobot-Hidrobot consiste en el desarrollo de un penetrador (el criobot) el cual estaría en capacidad de expulsar el sumergible (el hidrobot), una vez que se haga el contacto con el agua líquida. El hidrobot ha de contener la instrumentación adecuada para la identificación de las características del océano, pero nosotros estimamos que por sobre todo el objetivo principal debería ser la búsqueda e identificación del grado de evolución de los posibles microorganismos de Europa 8. Las primeras estimaciones prevén que la misión pudiese estar pronta para su lanzamiento en la próxima década. Este mayúsculo esfuerzo de las agencias espaciales deberá estar precedido de unas serie de pruebas en un ambiente terrestre. El sitio más adecuado es Antártica. En ese continente se encuentra un lago sumergido debajo de una capa de hielo de unos 4 mil metros. Este lago, ubicado debajo de la Estación Rusa Vostok, es del tamaño del Lago Ontario en Canadá.
Será de particular interés investigar la posibilidad de la existencia de la vida. Según algunas estimaciones se cree que los organismos del Lago 'Vostok' pueden haber estado aislados por un millón de años.
En los años 70 la misión orbital Viking destinada a Marte produjo suficientes datos para poder construir una imagen de todo su hemisferio occidental Esta imagen muestra dos sitios relevantes para el origen de la vida:
· Ascareus Mons es un volcán de 27 Km. de altura, lo cual demuestra que en algún momento de su pasado Marte ha debido ser geológicamente activo.
· El segundo ambiente que deseamos resaltar es el Valle Marineris, descubierto por una misión previa a la Viking, de nombre "Mariner". Se extiende por unos 4 mil kilómetros a lo largo del ecuador marciano. La morfología de esta formación sugiere que en su pasado Marte ha debido tener agua en su superficie. De los datos recabados por la misión Pathfinder durante el año 1997, junto con los datos del Viking en 1976, podemos concluir que no hay gran variedad en la superficie; por consiguiente, para obtener datos novedosos y de interés debemos excavar en futuras misiones, como por ejemplo en la "Mars Express" de la Agencia Espacial Europea (ESA), por medio de la sonda Beagle 2, la cual deberá de aterrizar en Marte en el año 2004.

5. El destino de la vida en el universo

A pesar de todos los progresos de la astrobiología, la Tierra sigue siendo el único sitio donde estamos seguros que exista la vida. Sin embargo, la distribución de la vida en el universo puede ser estudiada por medios científicos a través de misiones espaciales bien diseñadas, tal como fue ilustrado en la Sección 4. Por ello el último sector de la astrobiología, o sea el destino de la vida en el universo, está aún más distante del alcance de la ciencia moderna. Este aspecto de la astrobiologia es de interés no sólo de la ciencia sino también de la filosofía y de la teología.

COSMOLOGIA Y ASTROBIOLOGIA

Algunos aspectos del destino de la vida dependen de la evolucion del cosmos mismo. La cosmología es la ciencia que nos ha permitido reflexionar sobre el origen y destino del universo. El universo, gobernado por leyes que ya conocemos, produce ambientes planetarios en donde la vida surge como consecuencia de estas mismas leyes. La vida evoluciona hasta producir organismos capaces de entender los rasgos generales de todo el proceso evolutivo. Entre los instrumentos creados por el desarrollo de la tecnología están los radiotelescopios, que nos permiten no solo reflexionar sobre nuestra línea continua de evolución biológica, sino también nos permite cuestionar la posible existencia de otros seres con un comportamiento inteligente que debería inducirles a comunicarse entre ellos. Es justo ese aspecto de la evolución de la inteligencia que podría estar sujeta a observaciones radioastronómicas (proyecto SETI).

EL 'BIOCENTRISMO' EN NUESTRA CULTURA

En la Sección 1 vimos como gracias a las trascendentales contribuciones de Copérnico y Darwin desaparecen profundas convicciones filosóficas erradas, el geocentrismo y el antropocentrismo, respectivamente. Mayz en sus Fundamentos de la Meta-Técnica 13 ha analizado las implicaciones de esta más acertada visión de nuestro cosmos. Por lo dicho anteriormente, estimo que no es prematuro reflexionar sobre lo que significaría el abandono de lo que podríamos llamar 'biocentrismo' aún radicado en nuestra cultura. Sólo aclarando la real posición de la humanidad en el cosmos podremos enfrentar eventualmente el destino de la vida en el universo:
Definimos "biocentrismo" como la doctrina que atribuye un carácter único a la evolución biológica que ha tomado lugar en la Tierra, desde una bacteria hasta los seres humanos. Esta posición está bastante radicada en nuestra cultura. Por ejemplo el biocentrismo ha sido defendido elocuentemente por el ilustre biólogo Ernest Mayr, quien mantiene que 14: "ellos [los que estudian el problema de la distribución de la vida en el universo] simplemente ignoran el hecho que...no es sólo un asunto de las leyes físicas y capacidad de la ingeniería, sino es más bien un asunto de factores biológicos y sociológicos."
Sin embargo, estimo que nuestras consideraciones pueden dar apoyo a la tesis opuesta, cuyo fruto principal sería llevar a la humanidad a una visión de sí misma sin ninguna traza de geocentrismo, antropocentrismo, ni tampoco biocentrismo.
Uno de los más grandes logros en la historia de la ciencia, y de la cultura en general, sería decidir sobre la relevancia del biocentrismo, lo cual nos daría una visión más adecuada de la verdadera posición de la humanidad dentro del cosmos. Tal paso debe tomarse por razones puramente científicas, ya sea a través de futuras misiones espaciales exitosas, o por el eventual resultado positivo del proyecto SETI.
El origen de la vida no es un problema resuelto, pero ya vislumbramos los principales pasos que han llevado a los átomos y luego a las moléculas al eventual origen y evolución del fenómeno de la vida en la Tierra. Hemos comentado sobre una secuencia de experimentos de evolución química, para aclarar el origen de la vida. Ellos nos inducen al convencimiento que la evolución molecular es capaz de generar todas las macromoléculas necesarias para la generación de la vida procariótica.
Por otro lado, la evolución de la vida ha sido llevada al campo científico a través de las teorías de Darwin. En término de la evolución, con su principal mecanismo de selección natural, el problema del origen de las especies y más aún, del origen del ancestro común a toda la vida en la Tierra, es comprensible.
Hemos mantenido que la búsqueda de la vida extraterrestre dentro de nuestro propio sistema solar es una vía para traer el problema de la distribución de la vida en el Universo firmemente dentro del método científico. En resumen, de las cuatro áreas de la astrobiología sólo el destino de la vida en el Universo no está todavía incluida totalmente dentro del campo científico, a pesar de su innegable relevancia para otros aspectos de nuestra cultura.

6. Bibliografía

1. Russell, B. (1991). History of Western Philosophy and its Connection with Political and Social Circumstances from the Earliest Times to the Present Day. Routledge, Londres, p.13.

2. Townes, C.H. (1995). Making Waves. The American Institute of Physics, Woodbury, NY, pp. 157-167.

3. John Paul II (1992). Discorso di Giovanni Paolo II alla Pontificia Accademia delle Scienze. L'Osservatore Romano, 1st November. p. 8.

4. Chela-Flores, J. (2001). The New Science of Astrobiology From Genesis of the Living Cell to Evolution of Intelligent Behavior in the Universe. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands (279 pp.).
http://www.wkap.nl/book.htm/0-7923-7125-9

5. Teilhard de Chardin, P. (1954). The Phenomenon of Man. Collins, Nueva York.

6. De Duve, C. (1995). Vital dust: Life as a cosmic imperative. Basic Books, Nueva York.

7. Medawar, P. (1996). The strange case of the spotted mice and other classic essays on science. Oxford: Oxford University Press.

8. Chela-Flores, J. (1998a). The Phenomenon of the Eukaryotic Cell. In: Evolutionary and Molecular Biology: Scientific Perspectives on Divine Action. R. J. Russell, W. R. Stoeger and F. J. Ayala, Editors. Vatican City State/Berkeley, California: Vatican Observatory and the Center for Theology and the Natural Sciences, pp. 79-99, http://www.ictp.trieste.it/~chelaf/ss20.html

9. Chela-Flores, J. (1998b). A Search for Extraterrestrial Eukaryotes: Physical and Biochemical Aspects of Exobiology. Origins Life Evol. Biosphere 28, 583-596,
http://www.ictp.trieste.it/~chelaf/searching_for_extraterr.html

10. Chela-Flores, J. (2003). Testing Evolutionary Convergence on Europa. International Journal of Astrobiology (Cambridge University Press), in press, http://www.ictp.trieste.it/~chelaf/ss13.html

11. Gould, S.J. (1997). Life: A user's handbook. The Times (Londres),14 Agosto, p. 35.

12. Horvath, J., Carsey, F., Cutts, J. Jones, J. Johnson, E., Landry, B., Lane, L., Lynch, G., Chela-Flores, J., Jeng, T-W. and Bradley, A. 1997, Searching for ice and ocean biogenic activity on Europa and Earth, in Instruments, Methods and Missions for Investigation of Extraterrestrial Microorganisms, The
International Society for Optical Engineering, Bellingham, Washington USA. (R. B. Hoover, ed., Proc.
SPIE, 3111, pp. 490-500, http://www.ictp.trieste.it/~chelaf/searching_for_ice.html

13. Mayz Vallenilla, E. (1990). Fundamentos de la Meta-Técnica. Monte Avila Editores, Caracas.

14. Mayr, E. (1995). The search for extraterrestrial intelligence. En: Extraterrestrials. Where are they? B. Zuckerman and M.H. Hart, Segunda Edición, Cambridge University Press, Londres, pp. 152-156.