Panspermia

Panspermia propone que organismos como bacterias, completos con su ADN, puedan ser transportados por medios como cometas a través del espacio a planetas incluyendo la Tierra.

Panspermia (del griego antiguo πᾶν (pan) 'all ', y σπέρμα (sperma) 'semilla') es la hipótesis, propuesta por primera vez en el siglo V a. C. por el filósofo griego Anaxágoras, de que la vida existe en todo el Universo, distribuida por el polvo espacial, meteoroides, asteroides, cometas y planetoides, así como por naves espaciales que transportan contaminación no intencionada por microorganismos. La panspermia es una teoría marginal con poco apoyo entre los principales científicos. Los críticos argumentan que no responde a la pregunta sobre el origen de la vida, sino que simplemente la ubica en otro cuerpo celeste. También se critica porque no se puede probar experimentalmente.

Panspermia propone (por ejemplo) que las formas de vida microscópicas que pueden sobrevivir a los efectos del espacio (como los extremófilos) pueden quedar atrapadas en los desechos expulsados al espacio después de colisiones entre planetas y pequeños cuerpos del Sistema Solar que albergan vida. Los estudios de panspermia no se concentran en cómo comenzó la vida, sino en los métodos que pueden distribuirla en el Universo.

La pseudo-panspermia (a veces llamada panspermia blanda o panspermia molecular) es la hipótesis bien probada de que muchos de los componentes básicos orgánicos prebióticos de la vida se originaron en espacio, se incorporaron a la nebulosa solar de la que se condensaron los planetas y se distribuyeron aún más, y continuamente, a las superficies planetarias donde luego surgió la vida.

Historia

La primera mención de la panspermia se encuentra en los escritos del filósofo griego Anaxágoras del siglo V a. C. La panspermia comenzó a asumir una forma más científica a través de las propuestas de Jöns Jacob Berzelius (1834), Hermann E. Richter (1865), Kelvin (1871), Hermann von Helmholtz (1879) y finalmente alcanzando el nivel de una hipótesis científica detallada a través de la esfuerzos del químico sueco Svante Arrhenius (1903).

Fred Hoyle (1915–2001) y Chandra Wickramasinghe (nacido en 1939) fueron defensores influyentes de la panspermia. En 1974 propusieron la hipótesis de que parte del polvo en el espacio interestelar era en gran parte orgánico (que contenía carbono), lo que Wickramasinghe luego demostró que era correcto. Hoyle y Wickramasinghe sostuvieron además que las formas de vida continúan ingresando a la atmósfera de la Tierra y pueden ser responsables de brotes epidémicos, nuevas enfermedades y la novedad genética necesaria para la macroevolución.

Resumen

Requisitos básicos

La panspermia requiere:

1. que moléculas orgánicas se originaron en el espacio (tal vez para ser distribuidas a la Tierra)
2. que la vida originó de estas moléculas, extraterrestremente
3. que esta vida extraterrestre fue transportada a la Tierra.

La creación y distribución de moléculas orgánicas desde el espacio ahora es indiscutible; se conoce como pseudo-panspermia. La existencia de vida extraterrestre no está confirmada pero es científicamente posible. El transporte de tal vida a la Tierra se considera pseudociencia.

Interestelar o interplanetaria

Algunos microbios parecen capaces de sobrevivir a los procedimientos de protección planetaria aplicados a naves espaciales en cuartos limpios, destinados a prevenir la contaminación planetaria accidental.

Se puede decir que la panspermia es interestelar (entre sistemas estelares) o interplanetaria (entre planetas en el mismo sistema estelar).

Los principales mecanismos propuestos para la panspermia son la radiopanspermia, la propulsión de microbios a través del espacio por presión de radiación; la litopanspermia, la transferencia de organismos dentro de las rocas, protegidos del entorno espacial; y panspermia dirigida, lograda deliberadamente para sembrar sistemas planetarios con vida.

Las sondas espaciales pueden ser un mecanismo de transporte viable para la polinización cruzada interplanetaria dentro del Sistema Solar. Las agencias espaciales han implementado procedimientos de protección planetaria para reducir el riesgo de contaminación planetaria, pero los microorganismos como Tersicoccus phoenicis pueden ser resistentes a la limpieza del ensamblaje de la nave espacial.

Origen y distribución de moléculas orgánicas: Pseudo-panspermia

La pseudo-panspermia es la hipótesis bien fundamentada de que muchas de las pequeñas moléculas orgánicas utilizadas para la vida se originaron en el espacio y se distribuyeron a las superficies planetarias. Entonces surgió la vida en la Tierra, y quizás en otros planetas, por procesos de abiogénesis. La evidencia de pseudopanspermia incluye el descubrimiento de compuestos orgánicos como azúcares, aminoácidos y nucleobases en meteoritos y otros cuerpos extraterrestres, y la formación de compuestos similares en el laboratorio en condiciones del espacio exterior. Se ha explorado como ejemplo un sistema de poliéster prebiótico.

Radiopanspermia

Hipótesis

En 1903, Svante Arrhenius propuso la radiopanspermia, que formas microscópicas de vida pueden propagarse en el espacio, impulsadas por la presión de radiación de las estrellas. Arrhenius argumentó que las partículas con un tamaño crítico por debajo de 1,5 μm serían impulsadas a gran velocidad por la presión de radiación del Sol. Sin embargo, debido a que su eficacia disminuye con el aumento del tamaño de la partícula, este mecanismo se mantiene solo para partículas muy pequeñas, como esporas bacterianas individuales.

Contraargumentos

La principal crítica a la radiopanspermia provino de Iosif Shklovsky y Carl Sagan, quienes señalaron la evidencia de la acción letal de la radiación espacial (UV y rayos X) en el cosmos. Independientemente de la evidencia, Wallis y Wickramasinghe argumentaron en 2004 que el transporte de bacterias individuales o grupos de bacterias es abrumadoramente más importante que la litopanspermia en términos de cantidad de microbios transferidos, incluso teniendo en cuenta la tasa de mortalidad de bacterias desprotegidas en tránsito.

Los datos recopilados por los experimentos orbitales ERA, BIOPAN, EXOSTACK y EXPOSE mostraron que las esporas aisladas, incluidas las de B. subtilis, se eliminaban rápidamente si se exponían al entorno espacial completo durante solo unos segundos, pero si se protegían contra los rayos UV solares, las esporas eran capaces de sobrevivir en el espacio hasta seis años mientras estaban incrustadas en arcilla o polvo de meteorito (meteoritos artificiales). Por lo tanto, las esporas tendrían que estar fuertemente protegidas contra la radiación UV: la exposición del ADN desprotegido a los rayos UV solares y la radiación ionizante cósmica lo descompondría en sus bases constituyentes. Además, la exposición del ADN al vacío ultraalto del espacio por sí solo es suficiente para causar daños en el ADN, por lo que el transporte de ADN o ARN sin protección durante los vuelos interplanetarios impulsados únicamente por la presión de la luz es extremadamente improbable.

Se desconoce la viabilidad de otros medios de transporte para las esporas protegidas más masivas hacia el Sistema Solar exterior, por ejemplo, a través de la captura gravitacional de los cometas. Se requieren rocas de al menos 1 metro de diámetro para proteger eficazmente a los microorganismos resistentes, como las esporas bacterianas, contra la radiación cósmica galáctica. Estos resultados niegan claramente la hipótesis de la radiopanspermia.

Litopanspermia

Hipótesis

La litopanspermia, la transferencia de organismos en rocas de un planeta a otro, ya sea a través del espacio interplanetario o interestelar, como en cometas o asteroides, sigue siendo especulativa. Una variante sería que los organismos viajaran entre sistemas estelares en exoplanetas o exolunas nómadas.

Aunque no hay evidencia de que haya ocurrido litopanspermia en el Sistema Solar, las diversas etapas se han vuelto susceptibles de pruebas experimentales.

• eyección planetaria – Para que ocurra la litopanspermia, los microorganismos deben sobrevivir la eyección de una superficie planetaria, que implica fuerzas extremas de aceleración y choque con las excursiones de temperatura asociadas. Los valores hipotéticos de las presiones de choque experimentadas por rocas expulsadas se obtienen con meteoritos marcianos, lo que sugiere las presiones de choque de aproximadamente 5 a 55 GPa, aceleración de 3 Mm/s² y gilipollas de 6 Gm/s³ y los aumentos de temperatura post-chock de aproximadamente 1 K a 1000 K. Algunos organismos parecen capaces de sobrevivir a estas condiciones.

• Supervivencia en tránsito – La supervivencia de los microorganismos se ha estudiado ampliamente utilizando instalaciones simuladas y en órbita terrestre baja. Se ha seleccionado un gran número de microorganismos para experimentos de exposición, tanto microbios de origen humano (significantes para futuras misiones tripuladas) como extremistas (significantes para determinar los requisitos fisiológicos de supervivencia en el espacio).

• Entrada atmosférica – para probar si los microbios en o dentro de las rocas podrían sobrevivir la entrada de hipervelocidad a través de la atmósfera terrestre. Los ensayos podrían utilizar cohetes sonoros y vehículos orbitales. B. subtilis esporas inoculadas sobre cúpulas de granito fueron sometidas dos veces al tránsito atmosférico de hipervelocidad por lanzamiento a una altitud de 120 km sobre un cohete de dos etapas Orión. Las esporas sobrevivieron en los lados de la roca, pero no en la superficie orientada hacia delante que alcanzó 145 °C. Como los organismos fotosintéticos deben estar cerca de la superficie de una roca para obtener suficiente energía de la luz, el tránsito atmosférico podría actuar como filtro contra ellos ablatando las capas superficiales de la roca. Aunque la cianobacteria puede sobrevivir a las condiciones desecantes y heladas del espacio, el experimento STONE demostró que no pueden sobrevivir a la entrada atmosférica. Los pequeños organismos no fotosintéticos profundos dentro de las rocas podrían sobrevivir al proceso de salida y entrada, incluida la supervivencia del impacto.

Panspermia dirigida

Hipótesis

La panspermia dirigida sería el transporte deliberado de microorganismos en el espacio, enviados a la Tierra para iniciar la vida aquí, o enviados desde la Tierra para sembrar nuevos sistemas planetarios con vida mediante especies de microorganismos introducidas en planetas sin vida. El ganador del premio Nobel Francis Crick, junto con Leslie Orgel, propusieron que la vida pudo haber sido propagada deliberadamente por una civilización extraterrestre avanzada, pero considerando un 'mundo de ARN' primitivo. Crick señaló más tarde que la vida pudo haberse originado en la Tierra. El astrónomo Thomas Gold sugirió en 1960 la hipótesis de la 'basura cósmica', según la cual la vida en la Tierra podría haberse originado accidentalmente a partir de una pila de productos de desecho arrojados en la Tierra hace mucho tiempo por seres extraterrestres.

Contraargumentos

La panspermia dirigida podría, en teoría, demostrarse encontrando una 'firma' distintiva; El mensaje había sido implantado deliberadamente en el genoma o en el código genético de los primeros microorganismos por nuestro hipotético progenitor, hace unos 4 mil millones de años. Se ha sugerido que el bacteriófago φX174 podría representar dicho mensaje. Sin embargo, no existe un mecanismo conocido que pueda evitar que la mutación y la selección natural eliminen dicho mensaje durante largos períodos de tiempo.

Engaños

En 1965 se descubrió que un fragmento separado del meteorito Orgueil (guardado en un frasco de vidrio sellado desde su descubrimiento) tenía una cápsula de semillas incrustada, mientras que la capa vítrea original en el exterior permaneció intacta. A pesar de la gran emoción inicial, se descubrió que la semilla era una Juncaceae europea o una planta de Rush que había sido pegada al fragmento y camuflada con polvo de carbón. La "capa de fusión" era de hecho pegamento. Si bien se desconoce el perpetrador de este engaño, se cree que intentaron influir en el debate del siglo XIX sobre la generación espontánea, en lugar de la panspermia, al demostrar la transformación de la materia inorgánica en biológica.