Al estudiar cómo los humanos, las plantas, los animales y los microbios sobreviven y prosperan en la Tierra, los científicos han identificado ingredientes clave que parecen ser esenciales para que la vida evolucione.
Durante generaciones, los científicos han estado rastreando nuestra galaxia en busca de evidencia de vida en otros planetas. Están buscando un conjunto específico de circunstancias y sustancias químicas para combinar en el lugar correcto, en el momento adecuado.
La Dra. Anne Jungblut , especialista en la vida en condiciones extremas, y el Dr. Paul Kenrick , especialista en la evolución temprana de la vida, explican lo que buscan.
1. agua
Casi todos los procesos que componen la vida en la Tierra pueden descomponerse en reacciones químicas, y la mayoría de esas reacciones requieren un líquido para descomponer las sustancias para que puedan moverse e interactuar libremente.
El agua líquida es un requisito esencial para la vida en la Tierra porque funciona como disolvente. Es capaz de disolver sustancias y permitir reacciones químicas clave en células animales, vegetales y microbianas.
Sus propiedades químicas y físicas le permiten disolver más sustancias que la mayoría de los otros líquidos. Otras características que lo convierten en un buen hábitat para la vida son su conducción de calor, tensión superficial, altos puntos de ebullición y fusión y su capacidad para permitir que la luz penetre en él.
Jungblut dijo: «Dado que el agua juega un papel tan esencial en la vida en la Tierra, la presencia de agua ha sido vital en la búsqueda de otros planetas y lunas habitables».
2. Carbono
Se necesitan muchas moléculas complejas para realizar las miles de funciones que sustentan la vida compleja. El carbono es el bloque de construcción simple que los organismos necesitan para formar compuestos orgánicos como proteínas, carbohidratos y grasas.
La estructura molecular del carbono permite que sus átomos formen cadenas largas, y cada enlace deja dos enlaces potenciales libres para unirse con otros átomos. Se une particularmente fácilmente con oxígeno, hidrógeno y nitrógeno.
Los enlaces libres pueden incluso unirse con otros átomos de carbono para formar estructuras moleculares tridimensionales complejas, como anillos y árboles ramificados.
Las moléculas de carbono también son fuertes y estables, por lo que son perfectas para construir un cuerpo.
Jungblut dijo: “El carbono es uno de los elementos químicos más abundantes en la Tierra y una parte importante de todos los organismos vivos. Por lo tanto, una hipótesis de trabajo es que la vida en otros planetas también podría estar basada en carbono ”.
3. Nitrógeno
El carbono es un componente fundamental de los compuestos orgánicos, pero no puede hacerlo solo. Las proteínas complejas necesarias para la vida se forman a partir de compuestos más pequeños llamados aminoácidos, compuestos orgánicos simples que contienen nitrógeno.
También se necesita nitrógeno para producir ADN y ARN, los portadores del código genético de la vida en la Tierra.
Muchas bacterias pueden convertir el nitrógeno de la atmósfera en una forma que se utiliza en las células vivas.
Jungblut dijo: ‘Las plantas no pueden usar nitrógeno atmosférico. Dependen del amonio y el nitrato creados por bacterias en el suelo y el agua, y los animales lo obtienen a través de sus alimentos.
«Encontrar nitrógeno bioquímicamente utilizable podría ser una gran pista para la actividad biológica en otro planeta».
4. Fósforo
El fósforo es un componente clave del trifosfato de adenosina (ATP), una sustancia orgánica que actúa como unidad de moneda molecular de la vida.
El ATP transporta energía química alrededor de las células del cuerpo, impulsando casi todos los procesos celulares que requieren energía.
El fósforo es un elemento vital en las membranas celulares, la capa que rodea el interior de las células y que controla el movimiento de las sustancias hacia adentro y hacia afuera.
Y como el nitrógeno, el fósforo es necesario para crear ADN y ARN.
Jungblut dijo: «El grupo fosfato actúa como pegamento en el ADN, por lo que los cuerpos de los organismos vivos no funcionarían sin él».
5. Azufre
El azufre es parte de la mayoría de los procesos bioquímicos de la Tierra y la mayoría de las enzimas no pueden funcionar sin él. También es un componente de muchas vitaminas y hormonas.
En ausencia de oxígeno y luz, es posible utilizar azufre como fuente de energía. Las bacterias que viven en condiciones ambientales severas se llaman extremófilos y se ha descubierto que obtienen su energía para crecer a partir del azufre y el hidrógeno solamente.
Jungblut dijo: “Algunos microorganismos pueden crecer en condiciones extremas, como lagos permanentemente congelados, respiraderos hidrotermales de aguas profundas, alta radiación radiactiva e hipersalinidad.
“Amplían nuestra comprensión de la capacidad de algunas formas de vida para resistir el estrés extremo. Esto nos ayuda a comprender cuán habitables podrían ser otros planetas ‘.
6. Suerte
Tener todos los productos químicos adecuados en el mismo planeta parece una suerte. Y la Tierra, un planeta diminuto en medio de un universo enorme, tiene la suerte de tener suficientes sustancias químicas adecuadas para sustentar una gran abundancia de vida.
Paul Kenrick, un paleobotánico del Museo, dijo: “Con el tiempo, las grandes catástrofes, como el impacto de asteroides y las erupciones volcánicas masivas, han acabado con muchas especies.
Sin embargo, las brechas creadas brindaron oportunidades para que los sobrevivientes prosperaran. Estos accidentes en la carretera significan que el azar juega un papel muy importante en la configuración de nuestro destino ”.
7. Hora
El desarrollo de la vida compleja lleva miles de millones de años y no hay atajos en el viaje de los organismos unicelulares a la vida compleja.
La Tierra tiene 4.500 millones de años, pero en sus primeras etapas hacía demasiado calor para albergar vida. La evidencia fósil más antigua de vida proviene de rocas que tienen 3.400 millones de años. Se necesitó mucho tiempo para que las plantas y los animales evolucionaran a partir de organismos unicelulares.
Es posible que exista vida en otros planetas, pero es probable que esa vida tenga mucho que ponerse al día evolutivamente.
Kenrick, al explicar por qué la vida compleja tardó tanto en formarse, dijo: “El bloque de construcción clave de la vida es la célula, con sus complejos sistemas genéticos y bioquímicos. Los animales y las plantas están hechos de células, por lo que las células tuvieron que evolucionar primero.
“Para producir tejidos y órganos, las células necesitan multiplicarse, especializarse en función y cooperar. La evolución de estos componentes básicos y su integración llevó tiempo.
“Los organismos más grandes requieren sistemas celulares aún más especializados e integrados. El registro fósil nos dice que esto tomó miles de millones de años ‘.
8. Ubicación
La Tierra cae en la zona Ricitos de Oro, lo que significa que está a la distancia correcta del Sol: ni demasiado caliente ni demasiado fría para tener agua líquida en la superficie.
Los astrónomos están buscando planetas que estén a una distancia similar de sus propias estrellas anfitrionas.
La vida necesita una fuente de energía para impulsar el crecimiento, ya sea la cantidad adecuada de luz de una estrella o energía generada químicamente. La vida también necesita protección contra ciertas longitudes de onda de radiación solar. La exposición a los rayos ultravioleta B daña el ADN, pero esta longitud de onda es absorbida principalmente por la capa de ozono.
Kenrick dijo: “En la búsqueda de vida en el sistema solar, una estrategia es seguir el agua. Puede existir agua líquida debajo de la superficie seca de Marte y la superficie helada de Europa, la luna de Júpiter. La búsqueda de vida se ha ampliado para considerar mundos lejos del Sol.