LÁMINA 5. Volcán submarino localizado en la dorsal Juan de Fuca, en el Pacífico noreste. El «humo negro» es una nube turbulenta de partículas de sulfuro de hierro.
¿Cómo podemos identificar la vida que no es tal como la conocemos? Dada la magnitud del papel que desempeña el azar en la evolución, es muy improbable que organismos con orígenes distintos compartan la misma bioquímica. Los astrobiólogos llaman «vida estándar» a los organismos conocidos, y «vida extraña» a las hipotéticas formas alternativas. (La vida extraña puede ser vida extraterrestre en el sentido de no ser «uno de los nuestros», pero también en el sentido de tener un origen extraterrestre, por ejemplo marciano. Como ya he señalado, esta distinción no es importante para nuestros propósitos).
Parte del problema de la búsqueda de vida extraña es que no sabemos exactamente qué buscamos. Una estrategia consiste en buscar en lugares extraños, abriendo bien los ojos ante cualquier cosa viva. Pero ¿hasta qué punto es extraño lo extraño? Durante las tres últimas décadas, los biólogos no han dejado de sorprenderse una y otra vez tras hallar vida que sobrevive o incluso prospera en ambientes que antes se consideraban letales. En la década de 1970, se descubrieron microorganismos que habitaban en fuentes termales como las del parque nacional de Yellowstone. Algunos de estos resistentes organismos pueden soportar temperaturas de 90 ºC, y por razones obvias se los denomina termófilos. Sólo eso ya era todo un prodigio, pero nos esperaban más sorpresas. La exploración de las chimeneas volcánicas del fondo oceánico con el submarino Alvin reveló ecosistemas enteros en la más absoluta oscuridad, cerca de «humeros negros», chimeneas minerales del fondo del mar que escupen un fusco fluido a temperaturas de hasta 350 ºC (véase la lámina 5). Los productores primarios en la base de la cadena trófica son microbios que se hacinan alrededor de la corriente abrasadora, y toleran temperaturas de hasta 120 ºC, a veces más. Eso está muy por encima del punto de ebullición normal del agua (que, sin embargo, no hierve a causa de la elevada presión). Estos microbios termófilos extremos reciben el nombre de hipertermófilos. Sobreviven en la oscuridad porque no precisan la luz como fuente de energía. En su lugar, metabolizan y sintetizan su biomasa directamente a partir de los gases disueltos en el fluido que emana de la corteza de la Tierra.[3.8]
LÁMINA 5. Volcán submarino localizado en la dorsal Juan de Fuca, en el Pacífico noreste. El «humo negro» es una nube turbulenta de partículas de sulfuro de hierro.
Se han descubierto muchas otras especies de microbios que viven en distintas condiciones extremas. Por ejemplo, algunos organismos, que responden al enrevesado nombre de psicrófilos, pueden tolerar el frío extremo, tal vez hasta -20 ºC, antes de dejar de crecer. Otros pueden soportar ácidos lo bastante fuertes como para quemarnos la carne, y aun otros resisten condiciones alcalinas igual de extremas. El Mar Muerto ha resultado ser un nombre inadecuado, pues alberga varias especies de halófilos, los organismos que viven felizmente en medios con concentraciones muy altas de sales. Pero quizá los más notables sean los microorganismos que resisten a la radiactividad, como Deinococcus radiodurans, que puede sobrevivir a dosis de radiación tan altas que se los ha encontrado viviendo en las piscinas de residuos de reactores nucleares.
Colectivamente, todos estos microbios extravagantes reciben la denominación de «extremófilos». Pese a su naturaleza exótica, hasta la fecha todos los extremófilos que se han analizado han resultado ser vida estándar: pertenecen al mismo árbol de la vida que usted y yo. Su existencia prueba que el abanico de condiciones en las que puede sobrevivir la vida estándar es mucho más amplio de lo que antes se creía. No obstante, hay límites. Toda la vida estándar requiere agua líquida, por ejemplo. Sólo eso basta para acotar los intervalos de temperatura y presión.
Si existe una biosfera en la sombra, podría estar formada por extraños «hiperextremófilos» que habiten en ambientes fuera del alcance de las formas más duras de la vida estándar, y hasta ahora no los hemos podido detectar porque a nadie se le ha ocurrido buscar formas de vida en condiciones tan extremas. Un buen ejemplo es la temperatura. Los hipertermófilos estándar parecen tener un límite alrededor de 130 ºC, y por una buena razón. El intenso calor altera moléculas vitales, e incluso con toda una batería de mecanismos de reparación y protección, el ADN y las proteínas comienzan a desnaturalizarse y desintegrarse cuando se someten a temperaturas superiores a 120 ºC. Supongamos que no encontramos nada que viva entre 130 ºC y 170 ºC en un sistema de chimeneas volcánicas del océano profundo, pero luego descubrimos microbios que viven y prosperan allí mismo entre 170 ºC y 200 ºC. La discontinuidad en el intervalo de temperatura sería una fuerte indicación de que nos enfrentamos a vida extraña, y no a vida estándar que simplemente ha llevado un poco más lejos el intervalo de temperaturas habitables.
Otro de los límites es la profundidad. En la década de 1980 el astrofísico heterodoxo Thomas Gold de la Universidad de Cornell supervisó un proyecto experimental de prospección de petróleo en Suecia, y provocó bastante alboroto cuando afirmó haber descubierto vida en el fondo de una perforación de varios kilómetros de profundidad.[3.9] Muchos no lo creyeron. Sin embargo, al cabo de pocos años otros investigadores comenzaron a encontrar microorganismos que vivían en los poros de las rocas a gran profundidad bajo el suelo. Pero eso sólo fue el principio. En testigos de rocas extraídas de perforaciones en el lecho oceánico se hallaron millones de microbios por centímetro cúbico, y a tanta profundidad como pudieron alcanzar las perforaciones (alrededor de un kilómetro). Enseguida quedó claro que hay mucho espacio dentro de nuestro planeta que sirve de hábitat microbiano.[3.10] Nadie sabe cuán extensa podría ser esta biosfera profunda y caliente, o qué profundidad alcanza; Gold conjetura que hay tanta biomasa bajo la superficie como sobre ella. Sea como fuere, no es difícil imaginar muchos ecosistemas subterráneos aislados, o casi aislados, cada uno de ellos autosuficiente, y en muy gran medida separado de nuestra habitual biosfera.
De hecho, se han descubierto tres ecosistemas que están casi del todo aislados del resto de la biosfera.[3.11] Enterradas a gran profundidad bajo el suelo, estas extraordinarias comunidades microbianas son ejemplos de la vida alimentada por el hidrógeno. El hidrógeno se produce por disociación del agua cuando ésta entra en contacto con rocas calientes o, en uno de los casos, por radiactividad. Los organismos obtienen la energía y sintetizan biomasa combinando el hidrógeno con el dióxido de carbono disuelto, liberando metano como producto de desecho.[3.12] Muchos son termófilos o hipertermófilos, pues la corteza terrestre se va haciendo cada vez más caliente al aumentar la profundidad. Sin embargo, a pesar de su espléndido aislamiento, todos los ocupantes de estos tres ecosistemas subterráneos han resultado ser vida estándar. Pero es evidente que hasta el momento los científicos sólo han llegado a atisbar la punta de iceberg. Una cuestión intrigante es si alguna de estas bolsas aisladas está habitada por vida extraña en lugar de vida estándar. Es perfectamente posible que un futuro proyecto de perforación, en tierra firme o en el mar, dé con una bolsa de vida extraña. Aun en el caso de que no tengamos la suerte de perforar una de esas bolsas, es posible que podamos obtener pruebas indirectas de formas ocultas de vida extraña. Por ejemplo, la vida estándar es presa de virus, en la mayoría de los casos sin efectos perjudiciales.[3.13] Los virus invaden a las plantas, los animales y los microbios. Como son tan diminutos, alcanzan una mayor variedad de ambientes que las células microbianas. Y están en todos lados: en el suelo, el aire y el agua. El océano es un «caldo de virus», pues contiene hasta 10.000 millones de partículas virales por litro de agua. Si los microorganismos extraños están confinados bajo la superficie de la Tierra (o, para el caso, en cualquier lugar de la Tierra), es probable que los «virus extraños», adaptados a interaccionar con ellos, se dispersen por toda la biosfera. Podrían encontrarse, tal vez sólo a niveles muy bajos, entre los virus normales del agua de mar o del aire. Por lo que yo sé, a nadie se le ha ocurrido buscarlos.
Hay muchos otros lugares que podrían servir de hogar para extremófilos extraños aislados, lugares tan inhóspitos que caen fuera de la zona de habitación de la vida estándar. El núcleo del desierto de Atacama es uno de esos lugares (véase la lámina 6). Es tan seco y oxidante que las bacterias no consiguen realizar su metabolismo. La NASA tiene allí una estación de campo, pero hasta el momento no se ha hallado ningún indicio de una química del carbono que pueda atribuirse a vida extraña. Otros lugares posibles son las capas altas de la atmósfera, las mesetas secas y frías y las cimas montañosas (donde la radiación UV constituye un problema para la vida estándar), los depósitos de hielo a temperaturas por debajo de -40 ºC y los lagos muy contaminados con metales tóxicos para la vida conocida. La manera técnica de resumir todo esto es imaginando un «espacio de parámetros» multidimensional de variables como la temperatura, la presión, la acidez (pH), la salinidad, la radiación, etc. La vida tal como la conocemos está confinada a una región finita de este espacio de parámetros, aunque los descubrimientos de los últimos años han empujado sorprendentemente lejos los límites de la «región de habitabilidad». Aun así, siempre habrá un límite exterior. Una biosfera en la sombra que esté ecológicamente separada de la biosfera habitual debería existir en una región inconexa del espacio de parámetros. No tenemos por qué confinar nuestra búsqueda de microbios extraños a un único parámetro como la temperatura; es posible que algunas combinaciones, por ejemplo temperatura y acidez, sean más relevantes.
LÁMINA 6. El núcleo seco del desierto de Atacama, donde ni siquiera los microorganismos más resistentes consiguen vivir. Esta región podría albergar vida extraña.
El problema es cómo detectar los microbios extraños si se encuentran en muy baja abundancia. Una idea con la que estamos trabajando en el Beyond Center es realizar una variación del experimento de liberación de marcador (LR) que Gil Levin ideó para la misión Viking a Marte. A fin de cuentas, este experimento se diseñó específicamente para encontrar organismos de un tipo desconocido, usando una definición muy general de la vida basada únicamente en la capacidad de impulsar el ciclo de carbono en su sistema, algo que esperamos que también haga la biosfera en la sombra. El secreto del experimento LR está en su extraordinaria sensibilidad. Como ya he explicado, se trata de proporcionar un caldo nutritivo marcado con carbono radiactivo (14C). Cualquier tipo de transformación del carbono debida a un metabolismo se detectaría analizando el 14C en el dióxido de carbono emitido. Como incluso los niveles más bajos de radiación son fáciles de medir, el experimento LR puede registrar cantidad de trazas de actividad. Si hay organismos extraños en las cimas más altas, en el centro del desierto de Atacama o dondequiera que estén (suponiendo, claro está, que no se atraganten con el caldo preparado con tanto esmero), el experimento de Gil debería dar con ellos. El primer paso será determinar si se trata de extremófilos aún más extremos pertenecientes al árbol de la vida estándar o si, por el contrario, son descendientes de otra génesis.[3.14]