¿Cómo encontrar vida en Marte? Detectando el movimiento de los microbios
Científicos alemanes proponen una nueva e ingeniosa forma de detectar señales de vida en otros planetas, como Marte, a través del movimiento de los microorganismos. Este avance podría transformar la búsqueda de vida alienígena en futuras misiones espaciales.
Por Enrique Coperías
Un equipo de científicos de Berlín ha ideado una técnica basada en la detección del movimiento de los microorganismos para investigar señales de vida en otros planetas. Imagen generada con DALL-E
La búsqueda de vida en el espacio exterior es uno de los grandes retos de la humanidad. Un enfoque prometedor consiste en identificar microorganismos capaces de moverse de forma independiente, ya que la movilidad es un fuerte indicio de vida. Cuando este movimiento es inducido por una sustancia química y el organismo responde desplazándose hacia ella, el fenómeno se conoce como quimiotaxis.
Ahora, un grupo de investigadores del Grupo de Astrobiología del Centro de Astronomía y Astrofísica, en Universidad Técnica de Berlín (Alemania), ha desarrollado un método simplificado para inducir la motilidad quimiotáctica en algunos de los microorganismos más pequeños de la Tierra. Dicho de forma resumida, la motilidad quimiotáctica es el movimiento dirigido de microorganismos en respuesta a un gradiente químico, desplazándose hacia sustancias atractivas o alejándose de compuestos perjudiciales.
Los hallazgos de este apasionante trabajo han sido publicados en la revista Frontiers in Astronomy and Space Sciences.
Microbios que se mueven hacia una sustancia llamada L-serina
«Probamos tres tipos de microbios: dos bacterias y un tipo de arquea, y descubrimos que todos se desplazaban hacia una sustancia química llamada L-serina —explica Max Riekeles, investigador de la Universidad Técnica de Berlín, en un comunicado de la publicación Frontiers y que firma la periodista Deborah Pirchner. Y añade—: Este movimiento, conocido como quimiotaxis, podría ser un fuerte indicador de vida, y servir como base para futuras misiones espaciales en la búsqueda de organismos vivos en Marte u otros planetas».
Sin salirnos del Sistema Solar, la vida podría existir en ambientes extremos donde haya agua líquida, energía y compuestos orgánicos. Marte es un candidato clave, debido a la posible presencia de agua subterránea y rastros de actividad química en su suelo. Europa, luna de Júpiter, tiene un océano subterráneo bajo su capa de hielo, donde la interacción con su núcleo rocoso podría generar condiciones habitables.
Por su parte, Encélado, luna de Saturno, también posee un océano global y emite géiseres ricos en compuestos orgánicos, lo que sugiere un ambiente potencial para la vida. Titán, otra luna de Saturno, alberga lagos de metano y etano líquidos en su superficie, donde podría desarrollarse una bioquímica exótica diferente a la terrestre.
El polo sur de Encélado presenta grandes fisuras en su corteza de hielo, por donde el agua subterránea escapa al espacio en forma de géiseres. La sonda Cassini de la NASA, en 2009, captó imágenes y analizó estas partículas congeladas, revelando la composición química de su océano. Allí podría prosperar vida microscópica. Cortesía: NASA/JPL-Caltech/Instituto de Ciencias del Espacio
El movimiento, una firma de la vida
Otros lugares de interés para la búsqueda de vida en nuestro sistema solar incluyen Ganimedes y Calisto, lunas de Júpiter con océanos subterráneos, y Venus, donde las nubes ácidas en su atmósfera podrían albergar microorganismos resistentes a condiciones extremas. Y su movimiento podría delatar su presencia in situ.
En su artículo en Frontiers in Astronomy and Space Sciences, Riekeles y sus colegas explican que la motilidad microbiana es el movimiento dirigido de los microorganismos mediante su propia propulsión, y se distingue del movimiento aleatorio de las partículas inertes mediante técnicas microscópicas. Es una biofirma clave de la vida, y ha evolucionado de manera independiente en la Tierra en múltiples ocasiones, lo que sugiere que también podría ser una característica fundamental de la vida extraterrestre.
La motilidad está presente en los tres dominios de la vida: las bacterias, las arqueas —microorganismos unicelulares sin núcleo— y los eucariotas, que incluye los organismos formados por células con núcleo verdaderos, como nuestra especie. Todos ellos responden a estímulos ambientales, lo que les permite evitar sustancias dañinas y encontrar recursos.
Remos para desplazarse
Un mecanismo común de movimiento en bacterias es el run-and-tumble, en el que rotan estructuras filamentosas a velocidades de hasta mil revoluciones por segundo para alternar entre fases de desplazamiento y reorientación. Este movimiento se impulsa mediante proteínas de la membrana citoplasmática que generan energía mediante un flujo de protones.
Otras formas de motilidad bacteriana incluyen la motilidad por twitching, que se basa en la extensión y retracción de estructuras llamadas pili tipo IV; la motilidad deslizante, impulsada por el crecimiento celular; y la propulsión mediante flagelos, una suerte de remos que en algunas bacteria,s como las espiroquetas, se ubican en el espacio periplásmico y permiten un movimiento coordinado.
En las arqueas, la motilidad se da a través del arquelum, una estructura similar al flagelo bacteriano pero con diferencias evolutivas. Este apéndice se compone de proteínas llamadas arquelinas y utiliza ATP en lugar de gradientes electroquímicos para su movimiento. A pesar de similitudes estructurales con los flagelos bacterianos, el análisis evolutivo sugiere que ambos mecanismos surgieron de manera independiente hace más de 3.500 millones de años.
Además, se ha propuesto que las arqueas adquirieron sus sistemas de detección química a partir de bacterias, integrándolos con su sistema de motilidad.
Bacterias que resisten el agua hirviendo
Pues bien, para su estudio, el Grupo de Astrobiología del Centro de Astronomía y Astrofísica eligió una serie de especies microbianas que destacaban por su capacidad de sobrevivir en entornos extremos. Entre ellas, cabe citar al Bacillus subtilis, altamente móvil y capaz de resistir condiciones extremas en su fase de espora: soportan temperaturas de hasta 100 °C.
También eligieron a la Pseudoalteromonas haloplanktis, una bacteria aislada en aguas antárticas, con capacidad de crecimiento en un rango de temperatura de entre -2,5 °C y 29°C; y a la Haloferax volcanii, que perteneciente a un grupo similar a las bacterias pero genéticamente distinto y que está adaptada a ambientes extremadamente salinos, como las aguas del mar Muerto.
«Las bacterias y las arqueas representan algunas de las formas de vida más antiguas de la Tierra, pero han desarrollado sistemas de motilidad independientes —explica Riekeles. Y añade—: Al estudiar ambos grupos, podemos mejorar la fiabilidad de los métodos de detección de vida para futuras misiones espaciales».
Un aminoácido que podría estar en Marte
La L-serina, el aminoácido utilizado en este experimento, ya demostró en anteriores investigaciones que es capaz de inducir quimiotaxis en múltiples especies de todos los dominios de la vida. Además, se cree que esta sustancia podría existir en Marte. Si la bioquímica marciana es similar a la terrestre, la L-serina podría atraer hacia ella a potenciales microbios marcianos.
Los resultados del equipo alemán confirmaron que la L-serina actuó como un poderoso imán para las tres especies antes citadas; en el caso de Haloferax volcanii era a la primera vez que se detecta una respuesta quimiotáctica inducida por este aminoácido.
«El uso de Haloferax volcanii amplía el rango de formas de vida detectables mediante metodologías basadas en quimiotaxis, incluso cuando algunas arqueas poseen sistemas quimiotácticos menos estudiados —aclara Riekeles. Y continúa—: Dado que Haloferax volcanii prospera en ambientes extremadamente salinos, podría ser un modelo adecuado para los organismos que podrían existir en Marte».
La arquea Haloferax volcanii es capaz de vivir en ambientes extremadamente salinos, lo que la convierte en un microorganismo ideal para estudiar al vida en otros planetas.
Un instrumental sencillo para llevar en exploraciones espaciales
El enfoque empleado por los investigadores es notablemente sencillo, lo que aumenta su viabilidad para misiones espaciales futuras. En lugar de utilizar equipos complejos, recurrieron a un portaobjetos con dos cámaras separadas por una membrana delgada. Los microbios se colocaron en un lado y la L-serina en el otro. «Si los microbios están vivos y pueden moverse, nadan hacia la L-serina a través de la membrana —explica Riekeles—. Este método es simple, asequible y no requiere computadoras de alta potencia para analizar los resultados».
No obstante, los investigadores señalaron que para su aplicación en el espacio, sería necesario realizar algunos ajustes. Se requerirían equipos más pequeños y resistentes, capaces de soportar las condiciones extremas de los viajes espaciales, así como un sistema automatizado que funcione sin intervención humana.
El estudio también destaca la importancia de la motilidad microbiana como una biofirma confiable para la detección de vida extraterrestre. A diferencia de otras técnicas basadas en la detección de biomarcadores químicos, la motilidad permite identificar organismos vivos en el momento de la observación, lo que reduce el riesgo de falsos positivos causados por procesos químicos abióticos, o se, no relacionados con la vida.
Hasta Marte y más allá
Además, los investigadores han desarrollado un nuevo método basado en microdispositivos llamados microslides, que permiten la observación de quimiotaxis en tiempos más cortos y con menos recursos computacionales. Este avance es crucial para misiones espaciales en las que el almacenamiento de datos y la capacidad de procesamiento son limitados.
Riekeles y su equipo del Grupo de Astrobiología del Centro de Astronomía y Astrofísica están emocionados por los resultados de su expermiento. Y ya proponen ampliar el estudio con otros aminoácidos y compuestos químicos que podrían estar presentes en Marte o en lunas como Europa. También plantean mejorar la sensibilidad de los dispositivos para detectar incluso concentraciones muy bajas de organismos móviles.
Si estos desafíos pueden superarse, la detección del movimiento microbiano podría hacer más sencilla la colosal tarea de buscar vida alienígena, de momento, en los límites del Sistema Solar. «Este nuevo enfoque podría hacer que la detección de vida sea más rápida y económica, y permitir que las misiones espaciales obtengan mejores resultados con menos recursos —resume Riekeles. Y concluye—: Podría convertirse en una herramienta sencilla para la exploración de Marte y un complemento valioso a las técnicas de observación directa de la motilidad». ▪️
Información facilitada por Frontiers
Fuente: Riekeles Max , Bruder Vincent, Adams Nicholas, Santos Berke, Schulze-Makuch Dirk. Application of chemotactic behavior for life detection. Frontiers in Astronomy and Space Sciences (2025). DOI: 10.3389/fspas.2024.1490090
