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panspermia

La panspermia propone que organismos como las bacterias , junto con su ADN , podrían ser transportados por medios como los cometas a través del espacio hasta planetas como la Tierra .

Panspermia (del griego antiguo πᾶν (pan)  'todo', y σπέρμα (esperma)  'semilla') es la hipótesis de que existe vida en todo el Universo , distribuida por polvo espacial , [1] meteoroides , [2] asteroides , cometas , [ 3] y planetoides , [4] así como por naves espaciales que transportan contaminación no intencionada por microorganismos , [5] [6] [7] conocida como panspermia dirigida . La teoría sostiene que la vida no se originó en la Tierra, sino que evolucionó en otro lugar y sembró la vida tal como la conocemos.

La panspermia se presenta en muchas formas, como radiopanspermia, litopanspermia y panspermia dirigida. Independientemente de su forma, las teorías generalmente proponen que los microbios capaces de sobrevivir en el espacio (como ciertos tipos de bacterias o esporas de plantas [8] ) pueden quedar atrapados en los desechos expulsados ​​al espacio después de colisiones entre planetas y pequeños cuerpos del Sistema Solar que albergan vida. . [9] Estos escombros que contienen formas de vida son luego transportados por meteoros entre cuerpos en un sistema solar, o incluso a través de sistemas solares dentro de una galaxia. De esta manera, los estudios de la panspermia se concentran no en cómo comenzó la vida sino en los métodos que pueden distribuirla en el Universo. [10] [11] [12] Este punto se utiliza a menudo como crítica de la teoría.

La panspermia es una teoría marginal con poco apoyo entre los científicos convencionales. [13] Los críticos argumentan que no responde a la pregunta sobre el origen de la vida , sino que simplemente la sitúa en otro cuerpo celeste. También se le critica porque no se puede probar experimentalmente. Históricamente, las disputas sobre el mérito de esta teoría se centraron en si la vida es ubicua o emergente en todo el Universo. [14] Debido a su larga historia, la teoría mantiene apoyo hoy en día, y se están realizando algunos trabajos para desarrollar tratamientos matemáticos de cómo la vida podría migrar naturalmente a través del Universo. [15] [16] Su larga historia también se presta a extensas especulaciones y engaños que han surgido de eventos meteoríticos.

Historia

La panspermia tiene una larga historia, que se remonta al siglo V a. C. y al filósofo natural Anaxágoras . [17] Los clasicistas llegaron a estar de acuerdo en que Anaxágoras sostenía que el Universo (o Cosmos) estaba lleno de vida, y que la vida en la Tierra comenzó a partir de la caída de estas semillas extraterrestres. [18] Sin embargo, la panspermia tal como se la conoce hoy en día no es idéntica a esta teoría original. El nombre, aplicado a esta teoría, no fue acuñado por primera vez en 1908 por Svante Arrhenius , un científico sueco. [14] [19] Antes de esto, alrededor de la década de 1860, muchos científicos prominentes se interesaron en la teoría, por ejemplo Sir Fred Hoyle y Chandra Wickramasinghe . [20] [21]

A partir de la década de 1860, los científicos comenzaron a preguntarse sobre el origen de la vida, en lugar de dejarlo en manos de los filósofos. Hubo tres desarrollos científicos que comenzaron a centrar la atención de la comunidad científica en el problema del origen de la vida. [14] En primer lugar, la teoría nebular de Kant-Laplace sobre el sistema solar y la formación planetaria estaba ganando popularidad, e implicaba que cuando la Tierra se formó por primera vez, las condiciones de la superficie habrían sido inhóspitas para la vida tal como la conocemos. Esto significaba que la vida no podría haber evolucionado paralelamente a la Tierra, y debió haber evolucionado en una fecha posterior, sin precursores biológicos. En segundo lugar, la famosa teoría de la evolución de Charles Darwin implicaba algún origen difícil de alcanzar, porque para que algo evolucione, debe comenzar en alguna parte. En su Origen de las especies , Darwin no pudo o no quiso abordar este tema. [22] En tercer y último lugar, Louis Pasteur y John Tyndall refutaron experimentalmente la teoría (ahora reemplazada) de la generación espontánea , que sugería que la vida evolucionaba constantemente a partir de materia no viva y no tenía un ancestro común, como lo sugiere la teoría de Darwin de evolución.

En conjunto, estos tres avances en la ciencia presentaron a la comunidad científica en general una situación aparentemente paradójica con respecto al origen de la vida: la vida debe haber evolucionado a partir de precursores no biológicos después de que se formó la Tierra y, sin embargo, la generación espontánea como teoría había sido refutada experimentalmente. A partir de aquí, es donde se ramificó el estudio del origen de la vida. Aquellos que aceptaron el rechazo de Pasteur a la generación espontánea comenzaron a desarrollar la teoría de que, en condiciones (desconocidas) en una Tierra primitiva, la vida debe haber evolucionado gradualmente a partir de material orgánico. Esta teoría pasó a conocerse como abiogénesis , y es la aceptada actualmente. Del otro lado están aquellos científicos de la época que rechazaron los resultados de Pasteur y en cambio apoyaron la idea de que la vida en la Tierra surgió de la vida existente. Esto requiere necesariamente que la vida siempre haya existido en algún lugar de algún planeta y que tenga un mecanismo de transferencia entre planetas. Así comenzó en serio el tratamiento moderno de la panspermia.

Lord Kelvin , en una presentación ante la Asociación Británica para el Avance de la Ciencia en 1871, propuso la idea de que, de manera similar a cómo los vientos pueden transferir semillas a través del aire, la vida puede ser traída a la Tierra mediante la caída de un objeto portador de vida. meteorito. [14] Propuso además la idea de que la vida sólo puede provenir de la vida, y que este principio es invariante bajo el uniformismo filosófico , similar a cómo la materia no puede ser creada ni destruida . [23] Este argumento fue fuertemente criticado por su audacia y, además, por las objeciones técnicas de la comunidad en general. En particular, el alemán Johann Zollner se opuso a Kelvin diciendo que los organismos transportados por los meteoritos a la Tierra no sobrevivirían al descenso a través de la atmósfera debido al calentamiento por fricción. [14] [24]

Los argumentos iban y venían hasta que Svante Arrhenius dio a la teoría su tratamiento y designación modernos. Arrhenius argumentó en contra de la abiogénesis basándose en que no tenía fundamento experimental en ese momento y creía que la vida siempre había existido en algún lugar del Universo. [19] Centró sus esfuerzos en desarrollar los mecanismos mediante los cuales esta vida omnipresente puede transferirse a través del Universo. En este momento, se descubrió recientemente que la radiación solar puede ejercer presión y, por tanto, fuerza sobre la materia. Por lo tanto, Arrhenius concluyó que es posible que organismos muy pequeños, como por ejemplo esporas bacterianas, puedan moverse debido a esta presión de radiación . [19]

En este punto, la panspermia como teoría ahora tenía un mecanismo de transporte potencialmente viable, así como un vehículo para transportar vida de un planeta a otro. La teoría todavía enfrentaba críticas, principalmente debido a las dudas sobre cuánto tiempo sobrevivirían realmente las esporas en las condiciones de su transporte de un planeta, a través del espacio, a otro. [25] A pesar de todo el énfasis puesto en tratar de establecer la legitimidad científica de esta teoría, todavía carecía de capacidad de prueba; Ese fue y sigue siendo un problema grave que la teoría aún debe superar.

Sin embargo, el apoyo a la teoría persistió, y Fred Hoyle y Chandra Wickramasinghe utilizaron dos razones para explicar por qué se podría preferir un origen extraterrestre de la vida. En primer lugar, las condiciones requeridas para el origen de la vida pueden haber sido más favorables en algún lugar distinto de la Tierra, y en segundo lugar, la vida en la Tierra exhibe propiedades que no se explican al asumir un origen endógeno . [14] [20] Hoyle estudió los espectros del polvo interestelar y llegó a la conclusión de que el espacio contenía grandes cantidades de materia orgánica, que sugirió que eran los componentes básicos de las estructuras químicas más complejas. [26] Críticamente, Hoyle argumentó que era poco probable que esta evolución química hubiera tenido lugar en una Tierra prebiótica y, en cambio, el candidato más probable es un cometa. [14] Además, Hoyle y Wickramasinghe concluyeron que la evolución de la vida requiere un gran aumento en la información y la diversidad genética, lo que podría haber resultado de la afluencia de material viral desde el espacio a través de los cometas. [20] Curiosamente, hay una llegada coincidente de grandes epidemias y encuentros cercanos con cometas, lo que lleva a Hoyle a sugerir que las epidemias fueron el resultado directo de la lluvia de material de estos cometas. [14] Esta afirmación en particular generó críticas por parte de los biólogos.

Desde la década de 1970, una nueva era de exploración planetaria significó que los datos podrían usarse para probar la panspermia y potencialmente transformarla de una conjetura a una teoría comprobable. Aunque aún no se ha probado, la panspermia todavía se explora hoy en algunos tratamientos matemáticos, [27] [16] [15] y, como sugiere su larga historia, el atractivo de la teoría ha resistido la prueba del tiempo.

Descripción general

Requisitos básicos

La panspermia requiere:

  1. que la vida siempre ha existido en algún lugar del Universo [18]
  2. que las moléculas orgánicas se originaron en el espacio (quizás para ser distribuidas a la Tierra) [14]
  3. que la vida se originó a partir de estas moléculas, extraterrestre [8]
  4. que esta vida extraterrestre fue transportada a la Tierra. [19]

La creación y distribución de moléculas orgánicas desde el espacio ya no es motivo de controversia; se conoce como pseudopanspermia . Sin embargo, el salto de materiales orgánicos a vida proveniente del espacio es hipotético y actualmente no se puede comprobar.

Buques de transporte

Las esporas bacterianas y las semillas de plantas son los dos principales vasos propuestos para la panspermia. Según la panspermia, serían encerrados en un meteoro y transportados a la Tierra, descendiendo posteriormente a través de la atmósfera y poblando la superficie con vida (ver litopanspermia más abajo). Naturalmente, esto requiere que estas esporas y semillas se hayan formado en otro lugar, tal vez incluso en el espacio en el caso de cómo la panspermia trata las bacterias. La comprensión de la teoría de la formación planetaria y de los meteoritos ha llevado a la idea de que algunos cuerpos rocosos que se originan a partir de cuerpos progenitores indiferenciados podrían generar condiciones locales propicias para la vida. [15] Hipotéticamente, el calentamiento interno procedente de isótopos radiogénicos podría derretir el hielo para proporcionar agua además de energía. De hecho, se ha descubierto que algunos meteoritos muestran signos de alteración acuosa que pueden indicar que se ha producido este proceso. [15] Dado que se encuentran cantidades tan grandes de estos cuerpos dentro del Sistema Solar, se puede argumentar que cada uno de ellos proporciona un sitio potencial para que se desarrolle la vida. Una colisión que se produzca en el cinturón de asteroides podría alterar la órbita de uno de esos sitios y, finalmente, llevarlo a la Tierra.

Las semillas de plantas se presentan como una alternativa a las esporas bacterianas porque algunas plantas producen semillas resistentes a las condiciones del espacio. [8] Sin embargo, no se propone que se hayan originado en el espacio, sino en otro planeta. En teoría, incluso si una planta resulta parcialmente dañada durante su viaje en el espacio, los pedazos aún podrían sembrar vida en un ambiente estéril; [8] la palabra clave es estéril , porque no está claro si las esporas de las plantas podrían superar a las formas de vida existentes en otros entornos. Esta idea se basa en evidencia previa que muestra que la reconstrucción celular puede ocurrir a partir de citoplasmas liberados de algas dañadas. [8] Además, las células vegetales contienen endosimbiontes obligados , que podrían liberarse en un nuevo entorno. Como otro argumento a favor de las semillas de plantas, se ha demostrado que permanecen inactivas en condiciones de frío extremo, en el vacío y resisten la radiación ultravioleta de onda corta. [8]

Aunque se han propuesto tanto las semillas de planetas como las esporas bacterianas como vehículos potencialmente viables, se debate su capacidad no sólo para sobrevivir en el espacio durante el tiempo necesario, sino también para sobrevivir a la entrada en la atmósfera.

Variaciones de la teoría de la panspermia.

Algunos microbios parecen capaces de sobrevivir a los procedimientos de protección planetaria aplicados a las naves espaciales en salas blancas , destinados a evitar la contaminación planetaria accidental. [5] [6]

La panspermia generalmente se subdivide en dos clases: o la transferencia ocurre entre planetas del mismo sistema (interplanetario) o entre sistemas estelares (interestelar). Otras clasificaciones se basan en diferentes mecanismos de transporte propuestos, como sigue.

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, [28] [29] pero microorganismos como Tersicoccus phoenicis pueden ser resistentes a la limpieza del ensamblaje de la nave espacial . [5] [6]

Radiopanspermia

En 1903, Svante Arrhenius propuso la radiopanspermia, la teoría de que formas de vida microscópicas singulares pueden propagarse en el espacio, impulsadas por la presión de la radiación de las estrellas. [30] Este es el mecanismo por el cual la luz puede ejercer una fuerza sobre la materia. Arrhenius argumentó que las partículas con un tamaño crítico inferior a 1,5 μm serían impulsadas a gran velocidad por la presión de radiación de una estrella. [19] Sin embargo, debido a que su efectividad disminuye al aumentar el tamaño de la partícula, este mecanismo se aplica solo a partículas muy pequeñas, como las esporas bacterianas individuales .

Contra argumentos

La principal crítica a la radiopanspermia provino de Iosif Shklovsky y Carl Sagan , quienes citaron evidencia de la acción letal de la radiación espacial ( UV y rayos X ) en el cosmos. [31] Si una cantidad suficiente de estos microorganismos son expulsados ​​al espacio, algunos podrían caer sobre un planeta en un nuevo sistema estelar después de 10 6 años vagando por el espacio interestelar. [32] Habría enormes tasas de mortalidad de los organismos debido a la radiación y las condiciones generalmente hostiles del espacio, pero, no obstante, algunos consideran que esta teoría es potencialmente viable.

Los datos recopilados por los experimentos orbitales ERA , BIOPAN , EXOSTACK y EXPOSE mostraron que las esporas aisladas, incluidas las de B. subtilis , morían rápidamente si se exponían al entorno espacial completo durante sólo 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 incrustados en arcilla o polvo de meteorito (meteoritos artificiales). [33] Por lo tanto, las esporas necesitarían estar fuertemente protegidas contra la radiación ultravioleta: la exposición del ADN desprotegido a la radiación ultravioleta solar y a la radiación ionizante cósmica lo descompondría en sus bases constituyentes. [34] 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 . [35] Además, exponer el 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 desprotegido durante vuelos interplanetarios impulsados ​​únicamente por presión ligera es extremadamente improbable. [36]

Se desconoce la viabilidad de otros medios de transporte para las esporas protegidas más masivas hacia el Sistema Solar exterior (por ejemplo, mediante la captura gravitacional por cometas). Hay poca evidencia que apoye plenamente la hipótesis de la radiopanspermia.

Litopanspermia

Este mecanismo de transporte surgió generalmente tras el descubrimiento de exoplanetas y la repentina disponibilidad de datos tras el crecimiento de la ciencia planetaria. [18] La litopanspermia es la transferencia propuesta de organismos en rocas de un planeta a otro a través de objetos planetarios como cometas o asteroides , y sigue siendo especulativa. Una variante sería que los organismos viajen entre sistemas estelares en exoplanetas o exolunas nómadas. [37]

Aunque no hay pruebas concretas de que se haya producido litopanspermia en el Sistema Solar, las distintas etapas se han vuelto susceptibles de pruebas experimentales. [38]

La litopanspermia, descrita por el mecanismo anterior, puede existir como interplanetaria o interestelar, como lo propone una aplicación reciente de la litopanspermia al sistema planetario Trappist-1 . [16] Yendo aún más lejos, se propone que la litopanspermia opere intragalácticamente, es decir, entre dos galaxias diferentes. [27] Estos dos estudios muestran los intentos recientes de cuantificar los modelos de panspermia y tratarlos como teorías matemáticas viables. El primero, entre los planetas del sistema Trappist-1, presenta un modelo para estimar la probabilidad de panspermia interplanetaria, similar a estudios realizados en el pasado sobre panspermia Tierra-Marte. Este estudio encontró que la litopanspermia tiene "órdenes de magnitud más probables de ocurrir" [16] en el sistema Trappist-1 en comparación con el escenario Tierra-Marte. Según su análisis, este aumento en la probabilidad de litopanspermia está relacionado con una mayor probabilidad de abiogénesis entre los planetas Trappist-1. En cierto modo, estos tratamientos modernos también son un intento de tener en cuenta la panspermia como algo que contribuyó a la abiogénesis, en lugar de una teoría que se opone directamente a ella. En consonancia con esto, se sugiere que si se pudiera detectar vida en dos (o más) planetas, eso proporcionaría evidencia de que la panspermia es un mecanismo potencialmente necesario para la abiogénesis. Hasta el momento no se ha hecho tal descubrimiento.

La litospanspermia intragaláctica es un mecanismo aún menos conocido, pero un análisis matemático ha concluido que la litopanspermia no está necesariamente ligada a sistemas estelares. [27] Su análisis estima el número total de objetos rocosos o helados que potencialmente podrían ser capturados por sistemas planetarios dentro de la Vía Láctea . Esto no sólo requiere que estos objetos tengan vida en primer lugar, sino también que sobrevivan al viaje. Por lo tanto, la litopanspermia intragaláctica depende en gran medida de la vida útil de los organismos, así como de la velocidad del transportador. Nuevamente, no hay evidencia de que tal proceso haya ocurrido, ni evidencia sólida de que tal proceso pueda ocurrir, para empezar.

Contra argumentos

La naturaleza compleja de los requisitos para la litopanspermia, así como la evidencia en contra de la longevidad de las bacterias que pueden sobrevivir en estas condiciones, [25] hace que la litopanspermia sea una teoría difícil de respaldar. Dicho esto, los eventos de impacto ocurrieron con frecuencia en las primeras etapas de la formación del sistema solar, y todavía ocurren hasta cierto punto hoy en día dentro del cinturón de asteroides. [46]

panspermia dirigida

Propuesta por primera vez en 1972 por el premio Nobel Francis Crick , junto con Leslie Orgel , la panspermia dirigida es la teoría de que la vida fue traída deliberadamente a la Tierra por un ser inteligente superior de otro planeta. [47] A la luz de la evidencia en ese momento de que parece poco probable que un organismo haya llegado a la Tierra a través de radiopanspermia o litopanspermia, Crick y Orgel propusieron esto como una teoría alternativa, aunque vale la pena señalar que Orgel se tomó menos en serio la cuestión. La reclamación. [48] ​​Reconocen que falta evidencia científica, pero discuten qué tipo de evidencia se necesitaría para respaldar la teoría. De manera similar, Thomas Gold sugirió que la vida en la Tierra podría haberse originado accidentalmente a partir de una pila de "basura cósmica" arrojada a la Tierra hace mucho tiempo por seres extraterrestres. [49] Estas teorías a menudo se consideran más ciencia ficción; sin embargo, Crick y Orgel utilizan el principio de reversibilidad cósmica para defenderlo.

Este principio se basa en el hecho de que si nuestra especie es capaz de infectar un planeta estéril, ¿qué impide entonces que otra sociedad tecnológica haya hecho eso en la Tierra en el pasado? [47] Llegaron a la conclusión de que sería posible infectar deliberadamente otro planeta en el futuro previsible. En lo que respecta a la evidencia, Crick y Orgel argumentaron que, dada la universalidad del código genético, se deduce que una teoría infectiva para la vida es viable. [47]

En teoría, la panspermia dirigida podría demostrarse descubriendo que nuestro hipotético progenitor había implantado deliberadamente un mensaje distintivo en el genoma o en el código genético de los primeros microorganismos, hace unos 4 mil millones de años. [50] Se ha sugerido que el bacteriófago φX174 podría representar tal mensaje. [51] Sin embargo, no existe ningún mecanismo conocido que pueda evitar que la mutación y la selección natural eliminen dicho mensaje durante largos períodos de tiempo. [51]

Contra argumentos

En 1972, tanto la abiogénesis como la panspermia se consideraban teorías viables dependiendo de con quién se hablara. [18] Ante esto, Crick y Orgel argumentaron que faltaba la evidencia experimental necesaria para validar una teoría sobre la otra. [47] Dicho esto, hoy en día existe evidencia sólida a favor de la abiogénesis sobre la panspermia, mientras que decididamente falta evidencia de la panspermia, particularmente la panspermia dirigida.

Originación y distribución de moléculas orgánicas: Pseudopanspermia.

La pseudopanspermia es la hipótesis bien respaldada de que muchas de las pequeñas moléculas orgánicas utilizadas para la vida se originaron en el espacio y se distribuyeron en las superficies planetarias . La vida surgió entonces en la Tierra , y quizás en otros planetas, mediante procesos de abiogénesis . [52] [53] La evidencia de pseudopanspermia incluye el descubrimiento de compuestos orgánicos como azúcares, aminoácidos y nucleobases en meteoritos y otros cuerpos extraterrestres, [54] [55] [56] [57] [58] y el formación de compuestos similares en el laboratorio en condiciones del espacio exterior. [59] [60] [61] [62] Se ha explorado como ejemplo un sistema de poliéster prebiótico. [63] [64]

Engaños y especulaciones

orgueil

El 14 de mayo de 1864, veinte fragmentos de un meteorito se estrellaron en la ciudad francesa de Orgueil. En 1965 se descubrió que un fragmento separado del meteorito Orgueil (conservado en un frasco de vidrio sellado desde su descubrimiento) tenía una cápsula de semilla incrustada en él, mientras que la capa vítrea original en el exterior permaneció intacta. A pesar de la gran emoción inicial, se descubrió que la semilla era de una juncácea europea o junco que había sido pegada al fragmento y camuflada con polvo de carbón . [8] La "capa de fusión" exterior era en realidad pegamento. Si bien se desconoce el autor de este engaño, se cree que buscaban influir en el debate del siglo XIX sobre la generación espontánea —en lugar de la panspermia— demostrando la transformación de la materia inorgánica en biológica. [sesenta y cinco]

Oumuamua

En 2017, el telescopio Pan-STARRS de Hawái detectó un objeto rojizo de hasta 400 metros de longitud. El análisis de su órbita proporcionó evidencia de que se trataba de un objeto interestelar, originado fuera de nuestro Sistema Solar. [66] A partir de esto, Avi Loeb especuló que el objeto era en cambio un artefacto de una civilización extraterrestre y podría ser potencialmente evidencia de panspermia dirigida. [67] Otros autores han considerado improbable esta afirmación. [68]

Ver también

Referencias

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Otras lecturas

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