litopanspermia

     Última actualizacón: 13 marzo 2018 a las 22:25

Comencemos diciendo que la panspermia, en términos generales, es la hipótesis que sostiene la posibilidad de que compuestos orgánicos complejos (bacterias, virus, moléculas de ADN o ARN, aminoácidos etc.) viajen a través del espacio (por diferentes medios) y cuya posterior caída en la Tierra (o en cualquier otro planeta) haya dado origen a la vida.

Son numerosos los mecanismos que, a lo largo del tiempo, se han barajado para dar cuenta de la posibilidad de que compuestos orgánicos o microorganismos viajen por el espacio aunque podemos agruparlos en tres principales: viajan integrados en cometas o asteroides, en partículas de polvo aceleradas por la radiación estelar, o en sondas o naves espaciales.

Hemos de señalar que la transferencia de material interplanetario es un hecho científico bien documentado como han puesto de manifiesto los meteoritos de origen marciano o lunar que se han encontrado en la Tierra. Del mismo modo, las sondas espaciales también pueden ser un mecanismo viable de transporte de organismos para la colonización biológica (por este motivo, la NASA cuenta con la Oficina de Protección Planetaria, encargada de dictar las normas de esterilización de los vehículos espaciales que estudian los cuerpos del Sistema Solar potencialmente habitables como nos explica Daniel Marín en su blog Eureka).

Veamos con más detalle los tres principales mecanismos ya expuestos y que nos servirán de hilo conductor para conocer el desarrollo histórico de la hipótesis de panspermia:

La litopanspermia es una versión según la cual las rocas expulsadas de la superficie de un planeta pueden servir como vehículos de transferencia de material biológico hacia otro planeta del mismo sistema solar o de otro diferente.  Como podrán imaginar, para que el mecanismo funcione es necesario que se den tres circunstancias: primero, los microorganismos deben sobrevivir al impacto que supone el proceso de extracción del planeta de origen; en segundo término, deben ser capaces de soportar el viaje a través del espacio y, por último, tienen que sobrevivir de nuevo la entrada en el planeta receptor.

Durante la década de 1830, el químico sueco Jöns Jacob Berzelius confirmó (en su artículo Analysis of the Alais meteorite and implications about life in other worlds) que se habían encontrado compuestos de carbono en ciertos meteoritos «caídos del cielo». Estos descubrimientos contribuyeron a las teorías propugnadas por pensadores posteriores como el médico alemán Hermann E. Richter (para los interesados, Richter explicó su teoría en un artículo titulado Zur Darwinschen lehre publicado en 1865 en el Schmidt’s Jahrbücher der in-und ausländischen gesammten Medicin, volumen 126, páginas 243-249) y Lord Kelvin (Sir William Thomson) de quien hablaremos en profundidad más adelante.

Por su parte, Svante Arrhenius publicó en 1903 un artículo, The distribution of life in space, donde exponía la hipótesis ahora llamada radiopanspermia, según la cual los microorganismos pueden propagarse por el espacio en granos de polvo impulsados por la presión de la radiación de las estrellas.  Arrhenius sostuvo que las partículas de un tamaño crítico por debajo de 1,5 μm (0,0015 mm) se propagan a gran velocidad por presión de la radiación del Sol, aunque, debido a que su eficacia disminuye con el aumento del tamaño de las partículas, este mecanismo serviría únicamente para transportar partículas muy pequeñas, como las esporas bacterianas.

Por último, la panspermia dirigida se refiere al transporte intencionado de microorganismos a través del espacio y enviados a la Tierra para iniciar la vida aquí, o enviados desde la Tierra para sembrar otros sistemas solares.  Esta idea fue defendida por primera vez en 1973 por Francis Crick, quien junto con Leslie Orgel, sostuvieron que la Tierra podía haber sido “infectada” deliberadamente por una civilización extraterrestre avanzada.

Antes de entrar sobre el fondo de la materia, debo mencionar los trabajos de Benoît de Maillet quien, en 1743, escribió que pensaba que la vida en la Tierra fue “sembrada” por gérmenes provenientes del espacio que cayeron en los océanos, rechazando de esta forma la teoría de la abiogénesis; o los de Sales-Guyon de Montlivault que describió en 1821 cómo unas semillas que habían caído de la Luna llevaron por primera vez la vida a la Tierra.  Al igual que me ha ocurrido con los escritos de Berzelius y Richter, no he podido acceder a su contenido por lo que no los incluiré en estas reflexiones aunque, en cualquier caso, trataron el tema de forma tangencial.  Mi intención en este artículo no es defender o cuestionar la validez de estas ideas, ni tampoco hacer un análisis de las últimas aportaciones a la cuestión del origen de la vida en la Tierra, sino exponer el camino seguido por los primeros científicos que plantearon estas hipótesis siguiendo un íter lógico e histórico para comprender mejor el trasfondo y los puntos comunes que poseen entre sí.  Si alguien quiere profundizar en algún aspecto será un debate interesante que podremos sostener en los comentarios y quizás en futuras entradas de este blog.

Introducción etimológica y filosófica: Anaxágoras

Juntas estaban todas las cosas, infinitas en número y pequeñez; ya que también lo pequeño era infinito.  Y mientras todas estaban juntas, nada era visible a causa de su pequeñez; pues el aire y el éter las tenían sujetas a todas, siendo ambos infinitos; puesto que éstos son los máximos ingredientes en la mezcla de todas las cosas, tanto en número como en tamaño.

Pero antes de que estas cosas fueran separadas, mientras todas estaban juntas, no era visible ningún color tampoco; pues se lo impedía la mezcla de todos los colores, de lo húmedo y lo seco, de lo cálido y lo frío, de lo brillante y lo tenebroso, de la mucha tierra dentro de la mezcla y de las semillas innumerables, desemejantes entre sí.  Tampoco ninguna de las demás cosas son parecidas unas a otras.  En este caso debemos suponer que todas las cosas están dentro de todo.

Los griegos no juzgan rectamente cuando admiten el nacimiento y la destrucción; pues ninguna cosa nace ni perece, sino que se compone y se disuelve a partir de las existentes.  Y, en consecuencia, deberían llamar, con toda justeza, al nacer composición y al perecer disolución.

Anaxágoras de Clazomene (fragmentos conservados gracias a la obra Física de Simplicio).

El término panspermia procede del griego παν- pan, «todo» y σπερμα sperma, «semilla». Hasta donde tenemos constancia, la primera vez que se emplea el término sperma es en una obra de Anaxágoras (es posible que el término «panspermatic» apareciera por primera vez en una obra de William Leybourn publicada en 1690: Cursus Mathematicus, aunque no he podido contrastarlo).  Anaxágoras fue un filósofo presocrático perteneciente a la escuela jónica.  Se interesaba por la ciencia y gozó en su época de gran reputación como físico, matemático y astrónomo.  A pesar de que se le atribuye un tratado “Sobre los escenarios”, un libro sobre la “cuadratura del círculo”, y una obra en tres libros “Sobre la naturaleza”, en realidad lo más probable es que escribiera un único libro ―”Sobre la naturaleza”― que ha llegado hasta nosotros en su mayor parte gracias a la recopilación de varios de sus fragmentos por parte de Simplicio.  Estos fragmentos en conjunto abarcan unas mil palabras.

No nos interesa tanto hacer un análisis etimológico del término como explicar el principio fundamental que adoptó Anaxágoras de Parménides y de todos los presocráticos: “De la nada nada sale.  Todo sale del ser”.  Es decir, lo vivo no puede nacer de lo inerte.  Esta afirmación y sus consecuencias filosóficas serán el catalizador para el desarrollo de la hipótesis de la panspermia por los pensadores posteriores.

La solución que ofreció Anaxágoras a esta cuestión fue que “Todo está en todo”.  Para él la materia es divisible hasta el infinito y cada cosa está constituida por partes de todas las cosas “infinitas por su multitud y por su pequeñez”.  Los elementos no son cuatro, como afirma Empédocles (aire, fuego, agua y tierra), sino que hay tantos elementos como especies distintas de cosas: son las «semillas» de todas las cosas.

Los animales proceden de semillas caídas del cielo.  Todo vive, siente y tiene inteligencia [una concepción del mundo conocida como hilozoísmo].

El problema principal a la hora de interpretar los escritos de Anaxágoras es que debemos tener clara la relación entre dos términos: las “spermata” (σπέρματα «semillas») y las «porciones» (μοϊραι).  Para comprender la posible incongruencia de que Anaxágoras crea en la infinita divisibilidad de la materia a pesar de que sostenga que hay «semillas» presentes en la mezcla original, debemos tener presente que emplea el término «porciones» en el sentido de una “participación” más que en el de un “trozo” o “partícula”. Por mucho que se subdivida la materia y por muy infinitesimal que sea el trozo que se obtenga, Anaxágoras replicará siempre, que, lejos de ser irreductible, sigue conteniendo un número infinito de «porciones».

Podemos entender según la cita que abre esta introducción que, a nivel microscópico, la mezcla original de la que surge toda la materia no es uniforme.  Ésta, a pesar de ser infinitamente divisible, estaba coagulada desde el principio en partículas o «semillas» y, por tanto, hay una unidad natural a partir de la cual puede comenzar la cosmogonía (de aquí proviene, tal vez, el uso de la palabra «semilla», ya que de una semilla se desarrollan cosas mayores).

Siendo estas cosas así, debemos suponer que hay muchas cosas de todo tipo en cada cosa que se está uniendo, semillas de todas las cosas bajo toda clase de formas, colores y gustos…

¿Pues como podría nacer el pelo de lo que no es pelo y la carne de lo que no es carne?

Sir William Thomson, primer barón Kelvin

Nacido el 26 de junio de 1894 en Belfast, William Thomson fue un físico y matemático británico que destacó por sus importantes trabajos en el campo de la termodinámica y la electricidad.  Es especialmente conocido por haber desarrollado la escala de temperatura que lleva su nombre.  En 1866, sobre todo en reconocimiento a los servicios prestados a la telegrafía transatlántica por medio de cables, Kelvin recibió el título de caballero y en 1892 fue elevado a la dignidad de par en calidad de «Baron Kelvin of Largs».

En lo que a nosotros interesa en este momento, debemos destacar el discurso que pronunció en 1871 en la reunión anual de la Asociación británica para el avance de la ciencia en su calidad de presidente.  En su larga alocución, entre otros muchos temas habló de la generación espontánea: la antigua especulación de que bajo determinadas condiciones meteorológicas, la materia inerte podía dar lugar a la vida.  Afirmó con rotundidad que la ciencia había aportado una enorme cantidad de pruebas contra dicha hipótesis sosteniendo:

“Dead matter cannot become living without coming under the influence of matter previously alive. This seems to me as sure a teaching of Science as the law of gravitation” (la materia inerte no puede llegar a estar viva sin la influencia de materia previamente viva. Me parece una enseñanza tan clara de la ciencia como la Ley de la Gravitación Universal).

A continuación expuso su hipótesis del origen de la vida en la Tierra:

Si rastreamos la historia física de la Tierra hacia atrás, siguiendo estrictos principios dinámicos, llegaremos a un mundo fundido y al rojo vivo en el que no podía existir la vida.  Por lo tanto, cuando la Tierra estuvo preparada para albergar vida, no había ninguna cosa viviente en ella.  Había rocas sólidas y desintegradas, agua, y aire alrededor, una Tierra calentada e iluminada por un Sol brillante, lista para convertirse en un jardín.  ¿Brotaron la hierba, los árboles y las flores, en toda la plenitud de su belleza, por la orden de un Poder Creativo? ¿O la vegetación, creciendo a partir de una semilla sembrada, se propagó y multiplicó por toda la Tierra? La ciencia está obligada, por la eterna ley del honor, a afrontar sin temor cada problema que se le presente razonablemente.  Si se puede encontrar una posible solución, en consonancia con el curso ordinario de la naturaleza, no debemos invocar el acto anormal de un Poder Creativo.

Para comprender cómo surge la vida utiliza el ejemplo de las islas volcánicas que, al poco tiempo de surgir del mar, se cubren de vegetación y vida.  Hoy no nos sorprende en absoluto la afirmación de que la vida no surgió en esas islas de la nada sino debido al transporte de las semillas por el aire y gracias a la migración de los animales.

Cada año, miles, quizás millones, de fragmentos de materia sólida caen sobre la Tierra ― ¿de dónde han venido estos fragmentos? ¿Cuál es la historia de cada alguno de ellos? ¿Se creó en el principio de los tiempos una masa amorfa?― Esta idea es tan inaceptable que, implícita o explícitamente, todos la descartan.  A menudo se da por sentado que todas las rocas meteoríticas, aunque es cierto que algunas, son fragmentos que se han desprendido de masas más grandes y han sido lanzadas al espacio.  Es seguro que se deben producir colisiones entre grandes masas que se mueven a través del espacio como sucedería con los buques que, si fueran pilotados sin control para evitar la colisión, no podrían ir y venir a través del Atlántico durante miles de años inmunes a las colisiones.  Cuando dos grandes masas colisionan en el espacio es cierto que la mayor parte de cada uno de ellas se funde, pero parece bastante seguro que, en muchos casos, deben salir disparados en todas direcciones una gran cantidad de residuos, muchos de los cuales no habrán experimentado una violencia mayor que la que sufren las rocas en un deslizamiento de tierra o en explosiones con pólvora.  Si la Tierra colisionara con otro cuerpo, comparable en dimensiones a sí misma, y la colisión se produjera cuando estuviera cubierta de vegetación como en la actualidad, muchos fragmentos grandes y pequeños podrían, sin duda alguna, haber sido diseminados por el espacio llevando semillas, plantas y animales vivos.  Por lo tanto, y porque todos creemos con confianza que en la actualidad existen, y que ha sido así desde tiempo inmemorial, muchos mundos llenos de vida además del nuestro, debemos considerar como muy probable que haya innumerables rocas meteoríticas portando semillas desplazándose a través del espacio. Si en la actualidad no existiera vida sobre la Tierra, una de esas rocas podría, a lo que llamaríamos sin dudar causas naturales, hacer que se cubriera de vegetación.  Soy consciente de las muchas objeciones científicas que se pueden plantear en contra de esta hipótesis; pero creo que todas tienen respuestas.  Ya he puesto a prueba su paciencia demasiado como para pensar discutir cualquiera de ellas en esta ocasión.  La hipótesis de que la vida se originó en la Tierra por fragmentos cubiertos de musgo de las ruinas de otro mundo puede parecer descabellada e idealista; todo lo que digo es que no es acientífica.

Como expusimos al comenzar este relato, Kelvin plantea en su discurso la hipótesis que hoy llamamos litopanspermia y, aunque no es este el momento de un análisis más exhaustivo, podemos comprobar que la idea que subyace en su planteamiento es la misma que guía la concepción del mundo de Anaxágoras y el resto de filósofos presocráticos: “De la nada nada sale.  Todo sale del ser”.  Su solución a este dilema fue que la vida tuvo que llegar a la Tierra desde otro lugar del espacio.

Svante Arrhenius

 Svante Arrhenius nació en Suecia el 19 de febrero de 1859.  Destacó como científico (originalmente físico y más tarde químico) y profesor.  Obtuvo el Premio Nobel de Química de 1903 gracias a sus experimentos en el campo de la disociación electrolítica.

Arrhenius, firme defensor de la hipótesis de panspermia, expuso sus ideas en un artículo publicado en 1903 y, años después, en la revista Scientific American (1907).  Dado el interés que despertó esta cuestión, incluyó un último capítulo en un libro que estaba terminando (publicado en 1908) donde, de forma más extensa, pudo desarrollar esta hipótesis: Worlds in the making: the evolution of the universe.

Sostiene que desarrolló esta teoría, como hizo el propio Kelvin, por los reiterados y fallidos intentos de eminentes biólogos en descubrir un único caso de generación espontánea de la vida.  Como hemos indicado al inicio, su idea era que los microorganismos podían propagarse por el espacio en granos de polvo impulsados por la presión de la radiación de las estrellas.

Reconoce que la mayor dificultad de la teoría estriba en la aparente imposibilidad del transporte de microorganismos, incluso de un planeta a otro de nuestro propio sistema solar, debido a que la duración del viaje podría ser excesiva y la mayoría de los microorganismos pueden permanecer vivos solo unos años (aunque algunos ―añade― incluidas algunas esporas y semillas de leguminosas, conservan el poder de germinación durante décadas).

Para salvar este obstáculo introduce la presión de la radiación como energía para el movimiento, de forma que el intervalo de tiempo que el microorganismo pase en el espacio se reduzca considerablemente.  Sostuvo que organismos muy pequeños, como las esporas bacterianas, de un tamaño de entre 0,0003 y 0,0002 mm., podían ser impulsadas al espacio gracias a la presión de la radiación solar.  Considerando que la gravedad específica (densidad relativa) de estas esporas sea la misma que la del agua, llega a realizar unos cálculos acerca del tiempo que tardarían en cruzar la órbita de Marte (20 días), la de Júpiter (80 días) y la de Neptuno en 14 meses (alcanzar la estrella más cercana, Alpha Centauri, llevaría 9000 años).

El mecanismo de escape de la atmósfera lo describe de la siguiente forma: unos corpúsculos tan pequeños podrían alcanzar una gran altitud gracias a las corrientes de aire, aunque estas corrientes nunca podrían expulsarlas de nuestra atmósfera.  Por ello recurre a la fuerza de la electricidad, concretamente al fenómeno de las auroras.  Opina que las auroras se producen por la colisión con la atmósfera de enormes cantidades de polvo cargado negativamente proveniente del Sol.  Por lo tanto, si la espora en cuestión absorbiera la carga negativa del polvo solar durante una descarga eléctrica, podría ser expulsada en el mar de éter de las cargas repelentes de las otras partículas.

Muchas de esas esporas saldrán de la atmósfera y, aunque la mayoría no alcancen su objetivo, unas pocas caerán en otros mundos donde puede que sean capaces de diseminar la vida si encuentran las condiciones para ello.  Puede que pasen un millón o varios millones de años desde el momento en que un planeta sea capaz de albergar vida hasta que la primera semilla caiga y germine, pero este periodo de tiempo es insignificante en comparación con el tiempo durante el que la vida florecerá en ese planeta.

De esta manera la vida puede haber sido trasplantada desde tiempos inmemoriales de sistema solar en sistema solar y de planeta en planeta del mismo sistema. De la misma manera que entre los miles de millones de granos de polen que el viento aleja de un gran árbol sólo uno por término medio origina un árbol nuevo, así, de los miles de millones, o quizás billones, de los microorganismos que la presión de la radiación estelar expulsa al espacio, sólo uno podría llevar vida a un planeta en que la vida aún no haya surgido, y ser el iniciador de los seres vivos en ese planeta.

Francis H. C. Crick y Leslie E. Orgel

Francis Crick, físico, biólogo molecular y neurocientífico británico, es conocido sobre todo por ser uno de los descubridores de la estructura molecular del ADN en 1953. Leslie Orgel, químico británico, comenzó su carrera como químico teórico inorgánico y fue uno de los cinco principales investigadores de la NASA patrocinando el programa NSCORT de exobiología.

Estos destacados científicos publicaron un artículo conjunto en la revista Icarus en 1973 donde sostenían que era poco probable que organismos extraterrestres vivos hubieran llegado a la Tierra, ya fuera como esporas mediante la presión de la radiación de otra estrella, o bien como organismos vivos en un meteorito (en clara alusión a los planteamientos de Lord Kelvin y Arrhenius, reconocían que ni la teoría de la radiopanspermia ni la litopanspermia eran absurdas pero que ambas estaban sujetas a importantes críticas).  Como una alternativa para esos mecanismos del siglo XIX, los autores proponían la panspermia dirigida, afirmando que los microorganismos fueron enviados deliberadamente a la Tierra por seres inteligentes de otro planeta.

Reconocen que la posibilidad de que la vida terrestre provenga de la actividad deliberada de una sociedad extraterrestre es más un tema de ciencia-ficción, aunque se ha tratado más o menos con desenfado en algunos artículos científicos.  Sin embargo, para demostrar que esta teoría no es imposible, los autores emplean lo que denominan “theorem of detailed cosmic reversibility”, esto es, el argumento de que si nosotros somos capaces de “infectar” un planeta extrasolar carente de vida, entonces, teniendo en cuenta que se dispone del tiempo necesario, otra sociedad tecnológica puede haber infectado nuestro planeta cuando todavía no existía vida.

Reconocen que, en el momento de escribir el artículo (1973), la humanidad no disponía de la tecnología necesaria para construir una nave espacial para cumplir la tarea, aunque el verdadero escoyo es el larguísimo tiempo de vuelo, puesto que no está claro si seremos capaces de construir componentes que sobrevivan en el espacio durante miles o millones de años.  En cualquier caso, habría que idear algún tipo de protección frente a la radiación, así como un empaquetamiento que permitiera una distribución uniforme de los microorganismos (aunque ―sostienen― según estudios previos se podría preservar la vida de algunos microorganismos durante millones de años si se protegen y mantienen a temperaturas cercanas al cero absoluto).

Aunque no me detendré en este aspecto, sí quería señalar que en el artículo analizan tanto nuestra posible motivación como la de estas sociedades extraterrestres para querer diseminar la vida por el universo (si la psicología humana no se conoce lo suficiente, no digamos la extraterrestre).

A pesar de que no hay ninguna prueba que apoye la panspermia dirigida, exponen dos hechos (que califican como “débiles”) que pueden ser relevantes a la hora de explicar algunos aspectos de nuestra biología y bioquímica que son difíciles de entender.  En primer lugar, la composición química de los organismos.  La presencia en organismos vivos de elementos químicos extremadamente raros en la Tierra debería indicar que la vida tiene un origen extraterrestre.  El molibdeno es un elemento esencial  que juega un importante papel en muchas reacciones enzimáticas, mientras que el cromo y el níquel son relativamente poco importantes.  La abundancia de cromo, níquel y molibdeno en la Tierra es de 0,20%, 3,16% y 0,02% respectivamente.  No se puede extraer ninguna conclusión de un ejemplo tan simple pero, si fuera posible demostrar que los elementos representados en los organismos vivos de la Tierra tienen una correlación con aquellos que son abundantes en algunos tipos de estrella, veríamos con mejores ojos las teorías de la infección.

El segundo ejemplo es el código genético.  Se pueden ofrecer muchas explicaciones ortodoxas acerca de la universalidad del código genético, de porqué todos los seres vivos del planeta comparten el mismo código, aunque ninguna se acepta totalmente.  Es sorprendente que no coexistan organismos con códigos diferentes.  Para Crick y Orgel, la universalidad del código corroboraría la teoría “infecciosa” de los orígenes de la vida. En definitiva, concluyen que la teoría de la panspermia dirigida no se puede rechazar.

Contamos con dos teorías drásticamente diferentes acerca del surgimiento de la vida en la Tierra ¿podemos escoger entre ellas?  En estos momentos parece que las pruebas experimentales son demasiado débiles para hacer la discriminación.

 

Referencias

Arrhenius, S. (1907), «Panspermy: the transmission of life from star to star». Scientific American, vol. XCVI, núm. 9, p. 196.

Arrhenius, S. (1908), Worlds in the making: the evolution of the universe. New York: Harper & Brothers, xiii, 229 p.

Crick, F. H. C. y  Orgel, L. E. (1973), «Directed panspermia». Icarus, vol. 19, núm. 3, p. 341-346.

Fraile, G. (2010), Historia de la filosofía. I, Grecia y Roma. Madrid: Biblioteca de Autores Cristianos, xviii, 852 p.

Gribbin, J. (1999), «Panspermia revisited». The Observatory, vol. 119, p. 284-285.

Kirk, C. S., et al. (1987), Los filósofos presocráticos: historia crítica con selección de textos. Madrid: Gredos, 702 p.

Thomson (Lord Kelvin), W. (1872), «Adress by the President». En: British Association for the Advancement of Science (ed.). Report of the British Association for the Advancement of Science. London: John Murray, lxxxiv-cv.

Wesson, P. S. (2010), «Panspermia, past and present: astrophysical and biophysical conditions for the dissemination of life in space». Space Science Reviews, vol. 156, núm. 1-4, p. 239-252.

http://plato.stanford.edu/entries/anaxagoras/#IngSee

http://www.panspermia.org/index.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Panspermia

http://www.panspermia-theory.com

Esta entrada participa en la XXIV Edición del Carnaval de Biología organizado en en blog Pero esa es otra historia y debe ser contada en otra ocasión.