Download - Compendio Astrobiología Perú
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Grupo Astrobiologa Per N1. JULIO 2016
Grupo Astrobiologa Per
Exploracin e investigacin para el futuro de la ciencia en el Per
Lecturas de Astrobiologa
Folleto Especial: Viaje a un pedacito de Marte en Per.
Editorial: El Grupo Astrobiologa Per y su compromiso con el desarrollo de
las Ciencias Espaciales en Per. Seleccin de
Astrobiology Lectures
El Ocano Marciano
Vida Magnetotctica
Qumica Prebitica
Evolucin de las estrellas
Astrovirologa
Agua y su importancia en Astrobiologa.
LIBS en el estudio de superficies de otros planetas.
Ambientes primitivos y sntesis prebitica.
Agua : Lmite de Vida
ESPECIAL
Contenido:
DESIERTO PAMPAS
DE LA JOYA Anlogo a Marte en Per
Creado y editado por el
Grupo Astrobiologa Per
Distribucin Gratuita
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Grupo Astrobiologa Per
Exploracin e investigacin para el futuro de la ciencia en el Per
2
LECTURAS DE ASTROBIOLOGA Fecha de Publicacin: 26 de Julio del 2015.
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El Grupo Astrobiologa Per y su compromiso con el
desarrollo de las Ciencias Espaciales en Per
AUTORES EN ORDEN
ALFABTICO:
CRZ SIMBRN , RMULO
EULOGIO CASTRO , GANDHI
QUISPE PILCO , RUTH ESTEFANY
RODRIGUEZ VENTURO , MOISS
RODRIGUEZ VENTURO , SOFA
UBIDIA INCIO , ADOLFO
ILUSTRACIONES
Fotografa: Adolfo Ubidia
Incio, Jrica Aliaga Cndor,
Ruth Quispe Pilco, Dagoberto
Ayala.
Diseo: Ruth
Quispe Pilco. Adolfo Ubidia
Incio , Rmulo Cruz
Simbrn .
Imgenes didcticas:
Obtenidas en Internet.
El Grupo Astrobiologa Per es un asociacin de estudiantes universitarios y profe-
sionales , cuya misin es desarrollar la Astrobiologa en el Per mediante su difu-
sin , educacin e investigacin. Nuestra organizacin rene los sueos y esfuerzos
de cientficos que forman parte de l y de instituciones colaboradoras que apoyan
nuestra misin y que mediante diversos medios dan a conocer los temas que son
pilares de la Astrobiologa , es decir : el origen , evolucin , distribucin y futuro de
la vida en la Tierra y fuera de ella.
Como resultado de exposiciones sabatinas , que realizan los miembros , denomina-
das Astrobiology Lectures , y con el compromiso que la informacin llegue a ms
personas , nace un compendio de folletos basados en estas exposiciones con el
nombre de Lecturas de Astrobiologa. Siendo esta produccin muy importante
por reunir los conceptos, ideas, proyectos y descubrimientos ms recientes y rele-
vantes de sta ciencia multidisciplinaria.
El Grupo Astrobiologa Per les invita a que sean parte de la discusin cientfica de
las Lecturas de Astrobiologa que se desarrollar a continuacin.
Editorial
3
Los Autores.
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Contenido
3
El Ocano Marciano
Vida Magnetotctica
12 Qumica Prebitica
16 Evolucin - Cmo las estrellas
se convirtieron en seres
conscientes
28
Agua y su
importancia en
Astrobiologa
Astro
virologa
6
9
22 4
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Contenido
LIBS en el estudio
de superficies de
otros planetas.
34 Ambientes Primitivos
y
Sntesis Prebitica
43
39
Agua: Limite de
vida
45
Especial Viaje a un pedacito
de Marte en Per
5
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Folleto N1 El Ocano Marciano
6
La primera pista que se busca en un am-
biente desconocido para albergar vida, tal y
como la conocemos, es, sin duda alguna, el
agua. En el caso de Marte, la existencia del
agua no parece tan remota, de hecho es
casi imposible que no la haya tenido. Nume-
rosos intentos por comprobar esta hiptesis
se han venido trabajando en especial por la
Agencia Espacial Europea (ESA) y la Admi-
nistracin Nacional de Aeronutica y del Es-
pacio (NASA), que en conjunto, sus investi-
gaciones han podido iluminar el panorama
de la existencia de agua en Marte e incluso
darnos la posibilidad de un ocano mar-
ciano.
EL OCEANO MARCIANO
Por otro lado, desde el 2005, con el instru-
mento MARSIS del radar Mars Express se
ha podido tener informacin acerca del des-
nivel de la superficie marciana. Gracias a los
pulsos emitidos de baja frecuencia hacia el
planeta se analiz el eco producido por dife-
rentes tipos de superficies, logrando en al-
gunos casos, la penetracin en el subsuelo.
Esos desniveles fueron reportados por se-
parado como capas de distintos materiales,
pudiendo ser rocas, agua o hielo.
La noticia ms reciente es la de las eviden-
cias de la existencia de un ocano en Marte.
Las imgenes, tomadas por Mars Recon-
naissance Orbiter (MRO),
Figura 1. Sustancia blanca ( hielo ) expuesta por
la excavacin del Phoenix. (Crditos: NASA )
Escrito y editado por:
Ruth Estefany Quispe
Pilco
Miembro del Grupo
Astrobiologa Per
Universidad Nacional
Agraria la Molina.
Comparacin de la forma de un delta que desemboca en un ocano.
(Derecha: Marte e Izquierda: Rusia). Crditos: NASA
En las fotografas se observ algo que po-
dran ser sales o hielo. Conforme pasaba el
tiempo, las manchas blancas desaparecan,
es decir, se evaporaban. La toma de muestra
para el anlisis qumico por el robot no pudo
comprobar en ese entonces que se trataba
de agua. Sin embargo ms adelante, se en-
contr agua lquida en una perforacin del
suelo marciano hecha por el brazo robtico
del Phoenix que, sometida a diversos anli-
sis, demostr tener vapores de agua. [3]
Desde las supuestas civilizaciones de Mar-
te, el inters en las siluetas o huellas que
se observan en ese planeta desde el espa-
cio aument. Empezando con las eviden-
cias que trajo la sonda Oportunity, encabe-
zada por Steve Squyres, se afirm que la
zona de aterrizaje estuvo hmeda o remoja-
da aos atrs, evidencindose por la forma-
cin de sales de roca en presencia de
agua. Es decir, Marte albergaba agua. Ms
adelante, con la nave Phoenix, se pudo ob-
servar imgenes a menos de 6cm de pro-
fundidad del suelo de Marte.[1]
que avalan esta evidencia son las del delta
de un ro que desembocara en un enorme
antiguo ocano marciano. Sin embargo, la
configuracin de ste accidente geogrfico
tendra 3 explicaciones. [2]
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El primero, la unin de ros en otro ms gran-
de; el segundo, huellas de un volcn, los cua-
les definitivamente existieron en Marte y el
tercero, el desaguadero hacia un enorme
ocano. Esta ltima es la ms convincente
por el anlisis de pendientes de los canales
hecho por la cmara HiRESE del MRO, que
evidencian que fueron parte del delta de un
ro. Si esto fuese confirmado completamente,
dicho ocano habra cubierto el hemisferio
norte del planeta rojo, casi la mitad de su su-
perficie, hace 3.5 mil millones de aos.[4]
Folleto N1 El Ocano Marciano
Desnivel en la superficie de Marte (Regin llamada : Aeolis Dorsa)
observado por la cmara HiRISE del MRO. (Crditos: NASA ) .
Antiguo Ocano al norte del pla-neta
Marte. (Crditos: NASA ) .
frar el repertorio de lo que creamos imposible, y
que nos hace falta para solucionar problemas
que nos alarman actualmente.
El Roadmap de la astrobiologa, en su 2da meta,
nos habla de la importancia del agua como herra-
mienta para determinar la presencia de vida ac-
tual o la que haya existido anteriormente. Enton-
ces , esta bsqueda nos invita no solo a descifrar
lmites, sino tambin a desarrollar nuevas tecno-
logas, como el uso de la energa nuclear junto a
la implementacin de nuevos instrumentos y ma-
quinas. Y por lo tanto, hacer investigaciones diri-
gidas en el que el uso de modificaciones fsicas,
como la gravedad, qumicas como las modifica-
ciones moleculares, nos llevan, al fin y al cabo a
abordar problemas terrcolas. En conclusin, es
vital estudiar la vida y por ende el agua, dentro y
fuera de nuestro planeta.
Por qu es importante?
Finalmente, es necesario resaltar la importancia
de estas investigaciones. Quizs para muchos
lectores, este tipo de esfuerzos por entender los
secretos de la naturaleza ms all de la Tierra,
son innecesarios. Sin embargo, el hecho de co-
nocer si hubo o no agua en Marte es importante
por una razn sencilla. Entender la vida como
tal, un desarrollo del complot de la fsica, la qu-
mica y la posterior biologa. Es factible que vol-
vemos a la misma pregunta de siempre :Que
es la vida y donde debe desarrollarse? Pero vol-
vemos a esa interrogante con ms tecnologa
que la de hace 100 aos. La tecnologa que se
desarrolla de manera imperceptible da a da
viene de investigaciones hechas en el espacio.
El entender la verdad de las ciencias bsicas y
su posterior aplicacin y no tan posterior, desci-
Qu implicancias sobre la vida en ese pla-
neta, tienen estos hallazgos?
Sin agua, no hay vida, al menos la vida tal y
como la conocemos. Eso est claro. Entonces,
si es que hubo agua y las condiciones actuales
no permiten que la haya de manera lquida y en
la superficie, la posibilidad de encontrar vida en
la superficie es pequea. Si vamos al subsuelo
y an existe agua, ya sea liquida o slida, las
posibilidades de encontrar vida son diferentes y
la vida podra estar res-guardada en algn ni-
cho protegido, siendo esta vida de tipo extrem-
fila, es decir, desarrollada en condiciones muy
extremas.
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Folleto N1 El Ocano Marciano
Representacin artstica Mars, Water and Life. (Crditos: NASA)
Referencias:
[1] Nasa [Internet] 10 agosto 2014. Mars Oceans Away ( Consultado 20 setiem-
bre del 2015). Disponible en : http://www.nasa.gov/vision/ universe/
solarsystem/ mars_oceans_away.html
[2] ESA [Internet] 20 de agosto 2014. The floodwaters of Mars ( Consultado 21
de setiembre del 2015). Disponible en: http://www.esa.int/ Our_Activities/
Space_Science/ Mars_Express/ The_floodwaters_of_Mars
[3] ESA [Internet] 20 de agosto 2014. Water in a Martian Desert ( Consultado
21 de setiembre del 2015) Disponible en: http://www.esa.int/ Our_Activities/
Space_Science/ Mars_Express/ Water_in_a_martian_desert
[4] http://mars.jpl.nasa.gov/
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Campo magntico de la Tierra
Folleto N2 Vida Magnetotctica
Escrito y editado por:
Sofa C. A.
Rodrguez Venturo
Miembro del Grupo
Astrobiologa Per
Universidad Nacional
Mayor de San Marcos
VIDA MAGNETOTCTICA
La orientacin magntica de las bacterias
es una de las ms estudiadas, caracteriza
un tipo de taxis en el que el campo mag-
ntico aparece como estmulo, por cuya
razn se le denomina magnetotxia y,
magnetotcticos a los microorganismos
que lo presentan.
Las bacterias magnetotcticas fueron des-
cubiertas por Dick Blakemore en 1975,
ese entonces estudiante de doctorado del
Departamento de Microbiologa de la Uni-
versidad de Massachusetts, en Amherst.
Descubri de manera casual en los sedi-
mentos pantanosos unas bacterias que se
desplazaban hacia un extremo de la gota
de agua situada sobre la platina del mi-
croscopio, l comprob que su desplaza-
miento era sensible a la presencia de un
campo magntico y demostr que nada-
ban a lo largo de las lneas del campo
magntico.
Estas microorganismos que estn presentes
en toda la Tierra y que biomineralizan crista-
les intracelulares y que pertenecen al domi-
nio Bacteria ,sin descartar la posibilidad de
la existencia de arqueas productoras de
magnetosomas, son gram-negativas, pre-
sentan flagelos que le otorgan movilidad,
tienen actividad nitrogenada y por tanto son
capaces de fijar nitrgeno atmosfrico.
PARA QUE QUERRAN ESTAS BAC-
TERIAS ALINEARSE AL CAMPO MAG-
NTICO DE LA TIERRA?
Estas bacterias se orientan en la columna
de agua, buscando las condiciones que
favorecen su metabolismo. Este material
magntico hallado en el citoplasma produ-
ce un momento magntico resultante que
interacta con el campo externo, interac-
cin que se desarrolla en el sentido de
orientar la cadena de cristales en lnea de
campo a travs de un par de fuerzas pro-
porcional al momento magntico de la c-
lula y al campo magntico. Por lo tanto
estas bacterias nadan hacia el norte en el
hemisferio septentrional, pues aqu el cam-
po magntico apunta hacia el norte y hacia
abajo, y as buscan el fondo de los sedi-
mentos, donde la escasa concentracin de
O2 es la adecuada para su desarrollo, en
el hemisferio meridional, el campo magn-
tico seala hacia el norte y hacia arriba, y
por eso aqu las bacterias buscan el sur.
EXISTEN BACTERIAS MAGENTOTAC-
TICAS EXTREMFILAS?
Durante aos se pens que estas bacterias
estaban restringidas a hbitats con valores
de pH casi neutro y a temperatura ambien-
te. Estudios recientes de han reportado
bacterias magnetotcticas moderadamente
termfilas, presente en aguas termales,
con un lmite superior de crecimiento pro-
bable de aproximadamente 63 C, y varias
cepas de bacterias magnetotcticas obliga-
toriamente alcaliflica, con un pH ptimo
crecimiento de mayor a 9.0. Estos resulta-
dos claramente plantea la posibilidad de
que los microorganismos magnetotcticas
podran existir en otros ambientes extre-
mos que nunca han sido muestreados y
examinados para detectar su presencia.
No existen reportes en entornos caracteri-
zado por una muy alta presin, fro extre-
mo y muy cido, por lo cual hay un campo
abierto para su investigacin, pero tenien-
do en cuenta el nmero relativamente pe-
queo de grupos que estudian estos orga-
nismos intrigantes, parece que la diversi-
dad ecolgica conocida de bacterias mag-
netotcticas se subestima seriamente.
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10
Folleto N2 Vida Magnetotctica
Restos de un remanente de supernova
joven, Cassiopeia A. (NASA)
Meteorito ALH84001(Cortesa NASA)
10
Los nuevos anlisis de la estructura lleva-
dos a cabo el ao 2001 apoyaron las con-
trovertidas conclusiones de los realizados
en 1996 por el Dr. McKay, en los que se
apuntaba a su posible origen biolgico. Es-
tos estudios demostraron que los glbulos
de carbonato presentaban cadenas de cris-
tales de magnetita y estas eran idnticas
a las formadas en nuestro planeta por la
bacteria Magnetotctica MV-1. Estas bacte-
rias confieren propiedades fsicas y qumi-
cas especificas a las cadenas de magnetita
que son muy diferentes a las producidas de
modo inorgnico, y estas propiedades tam-
bin estn presentes en la estructura ha-
llada en el meteorito ALH84001, eso dela-
taran su origen biolgico, por lo cual sugi-
rieron que la vida microscpica pudo haber
existido en Marte.
En 1996, David McKay y otros cientficos
estadounidenses, anunciaron el descubri-
miento de fsiles de bacterias en el meteori-
to ALH84001, el cual dieron inicio a una se-
rie de controversias acerca de la posible
vida pasada en Marte. Ellos se basaron en
el descubrimiento de glbulos de carbonato
en el interior del meteorito, constituidos
cuando an formaba parte de la litosfera de
Marte. Estos glbulos estn dispuestos en
capas concntricas con una evidente zona-
cin qumica (zona concntrica de Ca Mn Fe
y carbonato de magnesio rodeado por una
corteza dorada).
LA CONTROVERSIA CON EL METEORI-
TO ALH84001
Un aspecto en el que la magnetita ha teni-
do un papel altamente relevante es el re-
lacionado con estudios de xidos de hierro
en ambientes extraterrestres, el caso ms
conocido es del meteorito ALH84001, ha-
llado en 1984 en Allan Hills (Antrtida). La
roca, que pesa 1,9 kg., fue arrancada de
Marte hace 16 millones de aos y cay en
nuestro planeta hace 13.000 aos. Actual-
mente se conserva en el Centro Espacial
Johnson (Houston, Texas).
Ejemplar de bacteria magnetotctica.
( Cortesa NASA)
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11
SUPERNOVA Y BACTERIAS MAGNETO-
TACTICAS
Hace pocos meses, los cientficos de la
Universidad Tecnolgica de Mnich, Ale-
mania, han descubierto istopos de hierro-
60, en muestras fondo marino del Ocano
Pacfico ecuatorial, por medio de un mto-
do que elimina las posibles fuentes inorg-
nicas.y corriendo las muestras a travs de
un espectrmetro de masas para ver si el
hierro-60 estuvo presente. Esta aparente
seal de hierro-60, sugirieron que el isto-
po se conserv en nuestro planeta gracias
a unas bacterias magnetotcticas, estos
microorganismos incorporaban los istopos
en los cristales de la magnetita (Fe3O4)
obtenindolo de los residuos radiactivos
sobre la atmsfera, derramados por la
explosin de una supernova, despus de
cruzar el espacio interestelar en casi la
velocidad de la luz, lo que permiti al Hie-
rro-60 conservarse en el fondo ocenico
durante millones de aos hasta hoy en da.
De momento los cientficos no han determi-
nado con certeza de qu supernova provie-
nen esos isotopos extraterrestres, pero
admiten que podra haberse producido en
la Asociacin estelar de Scorpius-
Centaurus, a una distancia de entre 380 y
470 aos luz del Sol.
Referencias en :
[1] http://ciencia.nasa.gov/science-at-
nasa/2000/ast20dec_1/
[2] http://www.espacial.org/planetarias/
astrobiologia/magnetotaxia1.htm
[3] http://ammin.geoscienceworld.org/
content/86/3/370.abstract?sid=479f1ed9-
38bb-4472-aaa5-b09deebcbe99
[4] http://www.nature.com/news/supernova-
left-its-mark-in-ancient-bacteria-1.12797
Folleto N2 Vida Magnetotctica
11
Algunos cientficos proponan, que la mag-
netita se habra formado como resultado del
choque y el calor abrasador que podra ve-
nir, por ejemplo, del impacto de un asteroi-
de. La astrobiologa, Thomas Keprta, con
una serie de pruebas con uso de la tecnolo-
ga de haz de electrones, inform de que la
pureza de las magnetitas hace imposible
esa explicacin.
Desde su descubrimiento de las magneti-
tas en el meteorito ALH84001, se han pre-
sentado pruebas y anlisis tanto a favor
como en contra del origen biolgico de
tales estructuras. Este campo se ha vuelto
cada vez ms optimista sobre la posibili-
dad de encontrar restos (o tal vez incluso
muestras) de vida microbiana en Marte.
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12
Folleto N3 Qumica Prebitica
12
QUMICA PREBITICA
Escrito y editado por:
Rmulo Cruz
Miembro del Grupo
Astrobiologa Per
Universidad Nacional
de Ingeniera.
Figura 1. El agua y los polmeros
Figura 2. Los inicios en la evolu-
cin de la vida.
Qu estudia la qumica prebitica?
La qumica prebitica abarca estudio de cmo
los compuestos orgnicos se forman y se auto
organizan para dar origen a la vida [1]. Se
asume generalmente que existen dos requeri-
mientos fundamentales para la vida como no-
sotros la conocemos: la presencia de agua
lquida y polmeros orgnicos como los cidos
nucleicos y las protenas.
La qumica prebitica abarca estudio de cmo
los compuestos orgnicos se forman y se auto
organizan para dar origen a la vida [1].
Se asume generalmente que existen dos re-
querimientos fundamentales para la vida como
nosotros la conocemos: la presencia de agua
lquida y polmeros orgnicos como los cidos
nucleicos y las protenas.
El agua tiene propiedades nicas (es un
excelente solvente, es lquida en un amplio
rango de temperatura, posee una alta capaci-
dad calorfica) que la hacen un medio
ideal para que las reacciones qumicas tomen
lugar. Los polmeros son grandes cadenas
moleculares en los cuales cada parte
puede cumplir funciones especficas de coordi-
nacin a un tomo o a una molcula ms pe-
quea y por lo tanto son esenciales para lle-
var a cabo funciones biolgicas de replicacin
y catlisis (la aceleracin de la reacciones qu-
micas). Sin estos componentes vitales, hasta
donde nosotros conocemos, la vida es imposi-
ble [2].
El origen y la evolucin de la vida
El origen y los inicios de la evolucin de la
vida pueden ser divididos en varias etapas: En
un principio se formaron las primeras mol-
culas orgnicas a partir de los compuestos
simples como el CO, NH3, H2, etc., que servi-
ran de pilares para sustentar la vida. Poste-
riormente surgi una poca de transicin en la
que se manifestaban las caractersticas muy
bsicas de los procesos qumicos biticos (el
mundo pre- ARN), luego hubo una evolucin
de esta qumica bitica primitiva hacia un
mundo de molculas auto replicantes, el
ARN (el mundo ARN); y el mundo ARN
evolucion al ADN y la bioqumica protenica
moderna, siendo de esta manera, el antecesor
comn de toda la vida en la tierra (Figura 2)
[2].
De estas pocas, conocemos ms de la
poca prebitica y del mundo ADN. Los
investigadores lograron experimentar en el
laboratorio, usando una variedad de con-
diciones geoqumicas, las posibles rutas
por las cuales los compuestos de inters
biolgico se han producido en la Tierra. Los
genes y protenas de los organismos mo-
dernos nos pueden ayudar a obtener infor-
macin de su posible origen, adems la
evidencia de posible vida puede haber sido
preservada en forma de fsiles en las rocas
antiguas, cuando la compartimentacin
(encapsulamiento en una membrana) tuvo
lugar [2].
-
13
Folleto N3 Qumica Prebitica
13
Figura 4. Alexander Oparin propuso en 1924 la Teora del Caldo Primitivo.
La sntesis de los bloques de la vida
A travs de los aos, muchos de los bloques de la
vida han sido sintetizados en el laboratorio a
partir de ingredientes simples como aminocidos,
azucares, nucleobases y lpidos que forman
membranas.
Sin embargo, aun nos preguntamos si las condicio-
nes de la sntesis de estos compuestos son simila-
res a las que se presentaron en la tierra primitiva. El
experimento de Stanley Miller y Harold Urey en la
dcada de 1950 (Miller 1953, 1955) marc el co-
mienzo del estudio experimental de la qumica pre-
bitica. Al simular una atmosfera primitiva formada
de gases como amoniaco, hidrogeno y monxido de
carbono, sometidos a las descargas elctricas se
estaba diseando un experimento pensando en las
condiciones primitivas de la tierra. Desde ese enton-
ces se vio la posibilidad de que las teoras del ori-
gen de la vida no sean solo materia de especula-
cin, ellas podran ser probadas por rigurosas inves-
tigaciones cientficas [3]. Este tipo de estudios que
relacionan campos que parecen tan alejados como
la fsica, la geologa, la qumica y la biologa es lo
que caracteriza a los estudios astrobiolgicos que
investigan el presente, pasado y futuro de la vida
( El estudiar la qumica prebitica corresponde al
objetivo 3 del Road Map de Astrobiologia)[4].
Teoras del origen de la vida
Durante aos, se han considerado diferentes am-
bientes como posibles sitios para dar origen a
la vida. En la poca del experimento de Miller- Urey,
estaba en boga la Teora del caldo primitivo en la
cual los compuestos orgnicos en los primeros
ocanos, derivados de una variedad de posibles
fuentes, sufren polimerizacin produciendo ma-
cromolculas, algunas de las cuales por casuali-
dad fueron capaces de catalizar su propia autorepli-
cacin. Estas entidades simples autoreplicantes
se coinvertiran en molculas cada vez ms
complejas y eventualmente en organismos con bio-
qumica moderna.
Sin embargo, aun nos preguntamos si las condicio-
nes de la sntesis de estos compuestos son simila-
res a las que se presentaron en la tierra primitiva.
El experimento de Stanley Miller y Harold Urey en
la dcada de 1950 (Miller 1953, 1955) marc el co-
mienzo del estudio experimental de la qumica pre-
bitica. Al simular una atmsfera primitiva formada
de gases como amoniaco, hidrgeno y monxido de
carbono, sometidos a las
descargas elctricas se estaba diseando un ex-
perimento pensando en las condiciones primitivas
de la tierra.
Desde ese entonces se vio la posibilidad de que
las teoras del origen de la vida no sean solo ma-
teria de especulacin, ellas podran ser probadas
por rigurosas investigaciones cientficas [3].
Este tipo de estudios que relacionan campos que
parecen tan alejados como la fsica, la geologa,
la qumica y la biologa es lo que caracteriza a los
estudios astrobiolgicos que investigan el presen-
te, pasado y futuro de la vida ( El estudiar la qumi-
ca prebitica corresponde al objetivo 3 del Road
Map de Astrobiologia)[4]
El descubrimiento en la mitad de 1970 de siste-
mas hidrotermales y su asociada abundante
comunidad biolgica pronto dirigi a proponer
que estos sistemas podran haber sido sitios alter-
nativos para la aparicin de la vida.
Desde este tiempo, los ambientes hidrotermales
han sido focos primarios para el estudio ex-
perimental de la qumica prebitica y estos estu-
dios dieron origen a la Teora del Metabolismo la
cual propone que en los sistemas hidrotermales
surgi un tipo primitivo de vida metablica ca-
racterizada por una serie de reacciones auto sus-
tentadas basadas en una serie de compuestos
monomricos hechos directamente desde consti-
tuyentes simples (CO2, CO).
-
14
De acuerdo a esta teora, en principio, la vida no
tiene un requerimiento de molculas informaciona-
les. Como el sistema de reacciones auto sustenta-
das evoluciona en complejidad, de alguna manera
se incorporaron molculas genticas (que lleva-
ban informacin) para que la vida basada en el
metabolismo se desarrollara en la bioqumica
moderna como nosotros la conocemos. [2]
Adems de estas dos teoras dominantes, tam-
bin hay numerosas sugerencias de que la vida
empez en otros lugares y fue transportada a la
tierra pero esto es solo cambiar el problema del
origen de la vida a un lugar diferente (Teora de la
panspermia).[2]
Figura 3. El experimento de Miller-Urey [3]
De acuerdo a la versin moderna de la teora del
caldo primitivo, los compuestos orgnicos deriva-
dos de reacciones sintticas en la Tierra y los deri-
vados de materiales ricos en compuestos orgni-
cos que vinieron desde el espacio se acumularon
en los ocanos primitivos. Estos compuestos en-
tonces sufrieron adems reacciones en el caldo
primitivo, produciendo un incremento en la com-
plejidad de las molculas. Algunas de estas reac-
ciones tienen lugar en las interfaces de los depsi-
tos minerales, mientras que otras ocurren cuando
los constituyentes del ocano primitivo se concen-
traron por varios mecanismos, tales como la evapo-
racin en las regiones de aguas poco profundas o
la formacin de salmueras producidas durante la
congelacin de los ocanos. Luego estos com-
puestos orgnicos se unieron formando molculas
polimricas en una gran diversidad de propiedades
qumicas y fsicas; algunas de estas molculas ad-
quirieron la habilidad de catalizar otras reacciones
y posteriormente aparecieron molculas capaces
de catalizar la replicacin de sus propias imperfec-
ciones. [2]
La Teora del Metabolismo
En contraste a la teora del caldo primitivo, la teora
del metabolismo expone que la vida en sus inicios
no fue ms que una cadena de reacciones cataliza-
das por los sulfuros sin un requerimiento de infor-
macin gentica (es decir, molculas que llevasen
informacin que estuviese impresa en su estruc-
tura) Se ha sugerido luego que se pudo dar una
cascada de reacciones metablicas de manera que
aparecen las molculas informacionales como el
RNA. Sin embargo dada la corta duracin de los
sistemas hidrotermales, la posibilidad de este pro-
ceso bajo condiciones geoqumicas parece cuestio-
nable [2].
Folleto N3 Qumica Prebitica
14
En principio, las reacciones auto sustentadas
podran haber surgido en sistemas hidroter-
males siempre que las molculas de reacti-
vos y productos sobrevivan el tiempo suficien-
te como para seguir siendo parte de la cadena
de reaccin global.
De los varios sistemas que han sido propues-
tos, ninguno ha demostrado ser autocataltico
con una posible excepcin. La excepcin es la
reaccin de formosa, donde la formacin de
una diversa variedad de azucares a partir del
formaldehido (H2C=O) en presencia de catali-
zadores bsicos (como la calcita o kaolinita)
aparentemente
-
15 15
Folleto N3 Qumica Prebitica
Figura 7. Fuente hidrotermal en las
profundidades de los mares
involucra ciclos autocatalticos que resultan
en la sntesis continua de azucares siempre
que se alimente constantemente formaldeh-
do. Sin embargo, la multitud de productos en
los que se puede transformar el formaldehi-
do, la alta concentracin que se requiere pa-
ra que la reaccin de formosa tome lugar y el
no haber encontrado catalizadores basados
en minerales que pudiesen catalizar la reac-
ciones dirigindola a un producto especfico,
como las pentosas que son los azcares de
cidos nucleicos, nos lleva a pesar que la
teora del metabolismo sin un el requerimien-
to de molculas que lleven informacin y
puedan llevar una reaccin a determinados
productos no llegara a explicar del todo co-
mo es que llegaron a formarse las pentosas
que acompaan al ARN o ADN. Sin embar-
go, no podemos desestimar la importancia
de las reacciones auto sustentadas en el
enriquecimiento del caldo primitivo, es por
ello que la teora del caldo primitivo y la del
metabolismo son sinrgicas y complementa-
rias [2,3].
Referencias:
[1] H. J. Cleaves II, Prebiotic Chemistry: Geo-
chemical Context and Reaction Screening, Life
3 (2013) 331-345.
[2] J. L. Bada, How life began on Earth: a status
report, Earth and Planetary Science
Letters 223 (2004) 1-15.
[3] T. M.Mc Collom, Miller- Urey and Beyond:
What Have We Learned About Prebiotic Orga-
nic Synthesis Reaction in the Past 60 Years,
Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 41 (2013) 207
229.
[4] http:/astrobiology.arc.nasa.govroadmap/
-
16
Folleto N 4. Evolucin de la materia
Evolucin de la Materia. Cmo las estrellas se convirtieron en
seres conscientes.
Escrito y editado por:
Roberto Adolfo Ubidia Incio.
Miembro del Grupo Astro-
biologa Per
Universidad Nacional Federi-
co Villarreal.
Universidad Peruana Caye-
tano Heredia
En la actualidad encontramos una gran variedad de estructuras, seres vivos, formacio-
nes geolgicas, todo tipo de planetas, satlites y estrellas, todo gracias a la variedad de
elementos qumicos que existen y las formas en que estos pueden unirse; pero el Uni-
verso no siempre fue tan diverso. Todo lo que existe actualmente tuvo que evolucionar
para llegar a ser lo que es hoy. El propsito de este folleto es echar un vistazo a como
la materia ha ido sufriendo cambios durante los ms de 13 mil millones y medio de
aos de existencia del Universo hasta llegar a organizarse como materia consciente que
somos nosotros.
Palabras clave: nucleosntesis, estrellas, rayos csmicos, evolucin, Tierra.
-13 790 Ma (Millones de aos): El Big
Bang
En el momento del Big Bang el universo era
muy pequeo, ms pequeo que un ncleo
atmico, por tanto mucho ms denso, y tam-
bin ms caliente. En ese momento no exis-
tan an los tomos, fue segundos ms tarde
que al expandirse y enfriarse rpidamente el
Universo comenzaron a aparecer los prime-
ros protones y neutrones por la unin de
quarks y los primeros ncleos atmicos al
actuar el Universo como una mquina termo-
nuclear. (Langer, 2012) formando para los
primeros tres minutos ncleos de Hidrgeno,
Deuterio (istopo de H) Helio y pequeas
cantidades de Litio y Berilio (Beringer et al,
2012; Beck, 2006)
- 13 500 Ma: En las Estrellas
Estos elementos pasaron por cientos de aos
formando aglomeraciones pequeas que po-
co a poco se fueron uniendo hasta formar
grandes estructuras gaseosas que daran
origen a las primeras estrellas y luego gala-
xias que pudieron formarse luego de que las
estrellas afectaran su vecindario (Bromm et
al. 2009). Es en las estrellas donde centrare-
mos nuestra atencin en este punto, al tratar-
se de cuerpos celestes muy masivos, en su
interior se generan presiones y temperaturas
muy altas las cuales hacen que sus tomos
se encuentren en un estado llamado plasma,
esto quiere decir que los ncleos atmicos se
encuentran nadando en una sopa de elec-
trones donde chocan unos con otros, esto
permite que pueda actuar una de las interac-
ciones fundamentales de la fsica de partcu-
las, la fuerza nuclear fuerte, la cual solo acta
a distancias cortas como el radio de un n-
cleo atmico y que va a dar
Cuadro 1. Cadena Protn Protn
El proceso por el cual el Hidrgeno
es convertido en Helio se muestra
en la figura 1, dos ncleos de Hidr-
geno, o protones chocan y mediante
la fuerza nuclear fuerte ocurre una
reaccin termo nuclear que va a
producir un ncleo de deuterio don-
de un protn a sido transformado en
neutrn liberando un neutrino y un
positrn, el positrn es una partcula
de antimateria opuesta al
electrn que queda inmedia-
tamente aniquilado al chocar
con este opuesto en la sopa
de electrones donde se en-
cuentra liberando energa en forma
de radiacin. Luego este ncleo de
deuterio choca con otro protn for-
mando un ncleo de 3He y liberando
ms energa. Este nuevo ncleo cho-
ca con uno similar formando un
ncleo de 4 He y liberando dos pro-
tones que entrarn de nuevo al ci-
clo. (Beck, 2006)
Figura 1. Reacciones del
proceso protnprotn
lugar a reacciones termonucleares en el
ncleo de las estrellas formando nuevos
elementos dependiendo de la masa y
edad de la estrella. A estos procesos se
les llama nucleosntesis.
Una estrella de tamao mediano como el
Sol (masas menores a 5 masas solares)
pasa la mayora de su vida produciendo
Helio a partir de Hidrgeno, luego comen-
zar a convertir Helio en Carbono hasta
terminar de quemar sus reservas habin-
dose convertido en una gigante roja para
luego perder gran parte de su masa que
es liberada hasta quedar como una ena-
na blanca.
16
-
17
Las estrellas de mayor masa queman ms rpi-
damente los elementos en su ncleo y pasan por
ms etapas formando capas de elementos que
ha producido pasando por Hidrgeno, Helio, Car-
bono, Nen, Oxgeno, Silicio y finalmente Hierro
formando elementos intermediarios en cada pro-
ceso. En la figura 3. Se muestran estas capas y
el tiempo en el que cada elemento es consumido.
Al llegar a la ltima etapa la estrella no puede
obtener mucha energa del hierro que es menos
eficiente por lo que la estrella colapsa y estalla
como una supernova esparciendo su contenido
en el espacio lo que enriquecer tanto nubes de
gas como el espacio interestelar donde se forma-
rn nuevas estructuras y comenzar la formacin
de molculas.
Cuadro 2. El Proceso Triple Alfa
Otro proceso importante para
explicar la abundancia de Car-
bono y Oxgeno, elementos im-
portantes para la vida, en el Uni-
verso en el proceso triple alfa. Es
llamado as debido a que el n-
cleo de Helio tambin es llamado
partcula alfa. Una comparacin
simple entre el Helio-4 y Car-
bono-12 puede sugerir que si 3
nleos de helio-4 colisionan en
el mismo momento procuciran
carbono-12, pero resulta algo
mucho ms complicado que eso,
sin embargo la idea bsica es
correcta pero involucrando otras
partculas y liberacin de ener-
ga.
Algunas veces un Helio extra se
combina y obtenemos Oxgeno-
16, as que tenemos dos produc-
tos de este proceso. Esto ayuda
a explicar el por qu el carbono-
12 y oxgeno-16 son el tercer y
cuarto elementos ms abundan-
tes del Universo.
Cuadro 3. Ciclo CNO
En estrellas cuya composicin
no consiste solo de H y He se
dan otros procesos de nucleo-
sntesis como el ciclo CNO
(Langer, 2012). Se trata de un
proceso cclico donde por adi-
cin de protones que se trans-
forman en neutrones, neutri-
nos y positrones, el ncleo
pasa de ser carbono a nitr-
geno y a oxgeno donde al en-
trar un nuevo carbn divide al
ncleo en dos, uno de carbono
-12 y otro de he-4, y a partir de
este carbono se repite el ciclo.
Un ejemplo de este proceso se
puede observar en la figura 4,
sin embargo existen variacio-
nes de este ciclo habiendo ca-
sos en los que se produce tam-
bin flor. (Langer, 2012). Es-
tas reacciones se daran en el
Sol ya que se ha detectado
presencia de otros tomos, as
como el hecho de que el siste-
ma solar ha recibido el aporte
de elementos provenientes de
una o varias supernovas antes
de su formacin.
Otros ciclos que se dan con la
suficiente tempera-
tura son el ciclo Ne-
Na, el ciclo MgAl, y
el ciclo del Al26
(Langer, 2012)
Figura 2. Proceso triple
Figura 3. Capas y tiempos de fusin de elementos
dentro de una estrella de gran masa
Figura 4. Reacciones del ciclo CNO.
Folleto N 4. Evolucin de la materia
17
-
18
Elementos ms all del Fe
Existen diferentes procesos por los cuales se pue-
den formar elementos ms all del hierro como la
captura de neutrones, que puede darse de manera
lenta en la estrella (proceso s) o durante la superno-
va (proceso r); o de protones (proceso Rp) probable-
mente en estrellas de neutrones. (Langer, 2012).
Tambin a partir de estos procesos se pueden dar
casos de fusin y fisin nuclear debido a inestabili-
dades producidas durante las supernovas.
Rayos Csmicos
El Litio y el Berilio son elementos que no son crea-
dos en estrellas de manera estable, slo las vimos
en la nucleosntesis producida por el Big Bang, pero
estudios han mostrado una mayor cantidad de estos
en el espacio interestelar que dentro del sistema
solar, la razn parece ser la accin de los rayos cs-
micos sobre ncleos a los que literalmente parte en
pedazos (Langer, 2012) La figura 5 muestra un
ejemplo de como actuaran los rayos csmicos.
Figura 5. Ejemplo de formacin de Li y Be.
Figura 6. Formacin de molculas.
Figura 7. Un grano de polvo
inter estellar y su composicin.
Tabla 1. Molculas inter estelares y
circum estelares conocidas hasta
enero del 2006. (Fuente: Rodriguez L.)
Folleto N 4. Evolucin de la materia
18
En este espacio se encuetran tambin granos de
polvo interestelar que miden alrededor de 0.1 um.
Estn compuestos de silicatos y carbonato forma-
dos por la interaccin entre tomos ionizados y una
capa de hielo, otros tomos y molculas se unen a
esta capa de hielo lo que facilita que se den ms
reacciones.
Se ha confirmado por espectroscopia la presencia
de varias molculas en el espacio interestelar inclu-
yendo molculas orgnicas como el metano, al-
coholes y aldehodos entre otros. La tabla 1 presen-
ta las molculas conocidas en el espacio intereste-
lar hasta el ao 2006.
10 000 Ma: En el Medio Interestelar
El medio interestelar, alimentado con los productos
de la evolucin de las estrellas por millones de
aos, posee diferentes regiones con diferentes con-
centraciones de elementos o fases incluyendo a las
nebulosas planetarias, donde se dan las condicio-
nes para que puedan aparecer las primeras mol-
culas. En estas regiones del espacio el hidrgeno
puede unirse formando hidrgeno molecular y con
ayuda de los rayos csmicos ionizarse e interac-
tuar con otros tomos pudiendo formar agua y otras
-
19
-4 500 Ma: Tras la formacin del Sistema
Solar y la Tierra.
Con la abundancia de elementos y molculas
producidos durante miles de millones de aos
se hizo posible la aparicin de sistemas ms
complejos incluyendo a los que poseen plane-
tas rocosos como el Sistema Solar y su planeta
ms extrao, La Tierra.
La Tierra es un planeta que ha pasado por mu-
chos cambios desde su formacin, principal-
mente en su corteza y atmsfera, no siempre
fue un lugar relativamente pacfico, sufri de
diferentes eventos catastrficos que la iban
remodelando con el tiempo, se presume que
las cantidades de agua que posee hoy en da
llegaron durante el gran bombardeo y se fue
depositando sobre ella durante millones de
aos, su posicin privilegiada respecto a su
estrella, dentro de la llamada zona de habitabi-
lidad, le permiti mantener gran parte de esta
agua en forma lquida y gaseosa lo que facilita-
ba algunas reacciones. Su atmsfera original-
mente estaba formada por los gases ms co-
munes en el Sistema Solar: H, He, CH4, NH3,
CO2 y H2O, parte del H y He se podran haber
perdido hacia el espacio al ser muy ligeros,
otros gases podran haber sido arrastrados por
los vientos solares ms fuertes producidos
cuando era ms joven (fase T-Tauri) Un factor
importante y objeto de debate es como afecta-
ron los eventos violentos durante la formacin
de la Tierra sobre su atmsfera ya que tendran
que haberse evaporado y perdido a causa de
estos. Y principal importancia merece el evento
que formara a la Luna sin la cual las condicio-
nes en la Tierra seran muy caticas como para
sustentar la vida. (Kasting and Catling, 2003).
Catling et al (2001) sugirieron que la acumula-
cin de oxidantes en la corteza debido al esca-
pe de H fue un factor importante en la forma-
cin del CO2 que a su vez pudo ser importante
en el posterior aumento del O2 en la atmsfera.
Estas caractersticas junto a las condiciones
ambientales violentas de la poca daran paso
a que a travs de los siguientes miles de aos
se formaran molculas y asociaciones molecu-
lares precursoras de la vida, el nivel ms avan-
zado conocido en que se ha organizado la ma-
teria hasta ahora, capaz de organizarse de ma-
nera auto controlada, adquiriendo con el tiem-
po capacidades para transmitir informacin y
perdurar en el tiempo ,e ir mejorndose a s
misma minimizando los efectos del medio ex-
terno.
-3 500 Ma: Vida
La forma en que las molculas pasaron de ser
solo agregados moleculares y se convirtieron
en verdaderos seres vivos an es un tema de
controversia, sabemos que es posible la apari-
cin de molculas orgnicas en el medio inter
estelar y que debieron seguir transformndose
en las condiciones de la Tierra primitiva hasta
formar a los primeros seres vivos, actualmente
se acepta la idea de que estos seres utilizaban
ARN como transporte de informacin y para
algunas tareas catalticas y luego desarrollaran
el ADN y protenas mediante la evolucin mo-
lecular. Esta evolucin molecular se basa en la
acumulacin de pequeos cambios en las se-
cuencias genticas (ARN o ADN) que con el
tiempo pueden dar lugar a potenciar una fun-
cin o a nuevas funciones, en algunos casos
los genes,
Figura 8. Representacin
artstica del choque en-
tre la proto Tierra y un
pequeo planeta (Theia)
que daran origen a las
actuales Tierra y Luna.
Figura 9. Repre-
sentacin artstica
del gran bombar-
deo al que habra
sido expuesta la
Tierra y que podra
haber trado agua
entre otras mol-
culas.
Folleto N 4. Evolucin de la materia
19
-
20
fracciones de ADN con informacin para una
funcin, se duplican y diversifican, a veces se ha
duplicado todo el material gentico, como se pre-
sume ocurri con las angiospermas (plantas con
flor). Durante todo ese tiempo, desde la aparicin
de la vida hasta el da de hoy se han repetido
esos procesos tantas veces junto a otros fen-
menos como la seleccin natural que ha resulta-
do en la gran diversidad que existe actualmente
sobre nuestro planeta incluyendo a un grupo de
especies que ha desarrollado una habilidad bas-
tante especial, la consciencia, luego de miles de
millones de aos de evolucin, la materia ha lo-
grado ser consciente de su existencia aunque
an tiene un largo camino por recorrer.
Conclusin: Futuro
La materia ha avanzado bastante hasta el grado
de convertirse en vida y luego desarrollar la
consciencia, pero an es muy imperfecta, en el
futuro deber superar retos como la proteccin
del aumento del brillo solar, la adaptacin a con-
diciones fuera de la Tierra y probable diversifica-
cin marcada al separar grupos de seres vivos
en planetas diferentes (si se llega a establecer
colonias en Marte y otros), sobrevivir a la Tierra
que tiene un tiempo de vida debido al futuro que
le depara el Sol. El tiempo dir si los seres vivos
pasarn las pruebas que ponga el Universo.
Cuadro 4. Divergencia en la funcin de una
protena
Tomemos como ejemplo la enzima quitinasa.
Esta enzima puede ser expresada constitutiva-
mente en niveles bajos, pero aumenta dram-
ticamente por numerosos agentes abiticos
(etileno, cido saliclico, ozono, rayos UV) y
factores biticos (hongos, bacterias, virus,
componentes de la pared celular y oligosacri-
dos). Se pueden distinguir diferentes clases de
quitinasas vegetales mediante criterios mole-
culares o bioqumicos. Ya que la quitina es un
componente estructural de la pared celular de
muchos hongos fitopatgenos se ha realizado
extensivas investigaciones sobre el rol de las
quitinasas vegetales en la defensa contra en-
fermedades producidas por hongos. (Zamir et
Zhang. 1993). Estas quitinasas las encontramos
en diversas plantas como el arroz o el pltano,
sin embargo tambin la encontramos en plan-
tas carnvoras (o insectvoras) como Nepenthes
khasiana, en las cuales tienen una funcin dife-
rente que es la de suavizar el exoesqueleto
quitinoso de los insectos. (Eilenberg et al.
2006)
En un estudio comparativo (Ubidia, 2012. Da-
tos no publicados), se compararon las secuen-
cias de los genes de quitinasa de Nepenthes
khasiana con las de otras plantas incluyendo
otras carnvoras y no carnvoras obtenidas de
la base de datos del NCBI. El anlisis dio como
resultado que estas secuencias tenan un an-
cestro comn y que las quitinasas pertenecien-
tes a plantas carnvoras del gnero Nepenthes
se habran separado hace mucho tiempo de
sus semejantes. (Figura 12)
Figura 12. rbol filogentico mostrando tiempo de diver-
gencia. (ver cuadro 4. Fuente: Ubidia, 2012)
Figura 11. Ejem-
plos de la biodi-
versidad en la
Tierra
Figura 13. Nepenthes
khasiana
Folleto N 4. Evolucin de la materia
20
-
21
Referencias
[1] Beringer et al. 2012. Big-Bang
Nucleosynthesis. Revised August
2011, PR D86, 010001 (2012)
[2] Beck J. 2006. How Stars Make
Energy and New Elements. Stel-
lar Fusion.10/18/2006
[3] Bromm v, Yoshida N, Hernquist L
and McKee C. 2009. The For-
mation of the first stars and gal-
axies. nature. Vol 459|7 May
2009|oi:10.1038/nature07990
[4] Cox, M y Nelson D. 2009. Lehnin-
ger. Principios de Bioqumica (5
edicin). Editoral Omega.
[5] Eilenberg H. et al. 2006. Isolation
and characterization of chitinase
genes from pitchers of the car-
nivorous plant Nepenthes
khasiana. Journal of Experi-
mental Botany, Vol. 57, No. 11,
pp. 2775-2784, 2006. Oi:
10.1093/jxb/erl048.
[6] Kasting James and Catling David.
2003. Evolution of a Habitable
Planet. Annu. Rev. Astron, Astro-
phys. 2003, 41:429-63. Doi:
10.1146/
an-
nurev.astro.41.071601.170049.
[7] Langer. 2012. Nucleosynthesis.
Bonn University SS 2012
[8] Vandamme Anne-Mieke. Basics
of Molecular Evolution.
[9] Zamir et Zhang. 1993. Plant Chi-
tinases and their roles in re-
sistance to fungal diseases. J
Nematol. 1993 December; 25
(04): 526 - 540
Folleto N 4. Evolucin de la materia
21
-
22
Folleto N 5. Astrovirologa
Escrito y editado por:
Gandhi Eulogio
Castro
Miembro del Grupo
Astrobiologa Per
Universidad Nacional
Mayor de San Marcos
22
ASTROVIROLOGA I: LAS FRONTERAS DE LA VIDA: LOS VIRUS
Introduccin
Una bacteria, una ameba, un roble, un hongo
de sombrero, una ballena, seres aparentemen-
te tan diferentes y sin embargo protagonistas y
resultados de una misma trama: La historia de
la vida en la Tierra. A pesar de sus grandes
diferencias morfolgicas todos ellos comparten
caractersticas bsicas primigenias: estn
constituidos por una o ms clulas, mnima
unidad estructural y funcional de la vida.
En este contexto, los virus hasta hace poco,
no se les tomaba en cuenta ni se les inclua en
las discusiones sobre el origen y evolucin de
la vida en la tierra. Al estar, muchas definicio-
nes de la vida basadas en el paradigma clsi-
co de la Teora celular: Omnia e cellula e ce-
llula, se consider a los virus, por mucho tiem-
po, como entes acelulares no vivos o subpro-
ductos de la vida celular y se les releg a la
periferia del mundo de los seres vivos, as ac-
tualmente an existe un prejuicio generalizado
sobre los virus, considerndolos solo como
entes peligrosos con los cuales tenemos que
luchar y erradicar.
Sin embargo en las ltimas dcadas esta si-
tuacin ha cambiado con rapidez. El estudio
cada vez ms avanzado y muchos descubri-
mientos reveladores sobre los virus han modi-
ficado radicalmente nuestra concepcin sobre
ellos. Se ha reconocido que desempearon, y
aun desempean, un papel fundamental en la
evolucin de los organismos celulares, as co-
mo se han propuesto nuevas definiciones so-
bre la vida y se discute activamente sobre la
posicin que deberan ocupar los virus en la
historia de la vida en la Tierra. As las pregun-
tas de antao regresan nuevamente a ser el
centro del debate sobre los virus: Qu son
los virus?, Estn vivos los virus? y por anto-
nomasia, surge la pregunta definitiva: Qu es
la vida?
Histricamente se hicieron esfuerzos infructuo-
sos para encontrar una definicin satisfactoria
de que es la vida, y hasta la fecha todava per-
sisten concepciones idealizadas con un mar-
cado carcter filosfico-religioso, dado que el
nico referente conocido es la vida terrcola.
En el campo de la Astrobiologa, los virus, han
sido naturalmente excluidos dentro de sus es-
tudios, debido a que en el sentido clsico, y
por definicin, no estn vivos.
Sin embargo la eleccin de una definicin ejer-
ce una gran influencia sobre el diseo de pro-
gramas cientficos,
por lo tanto debemos tener claras las definicio-
nes no solo para definir la vida en el planeta
tierra sino para estudiar cualquier forma de vida
presente en el universo, una definicin que nos
permita identificar autntica vida extraterrestre
si contactamos con ella algn da. En este pe-
queo resumen se cuestionarn y renovarn
los conceptos sobre los virus en el contexto de
la pregunta: Estn vivos los virus?
Los virus: Qu son?
Los virus son partculas microscpicas, son
llamados parsitos celulares obligados, presen-
tan un estado extracelular y otro intracelular. En
el estado extracelular la partcula vrica toma el
nombre de virin, el cual constituye la estructu-
ra de propagacin del virus, transporta el geno-
ma viral y es metablicamente inerte, se com-
ponen de una genoma (ARN o ADN) rodeado
por una cubierta proteica llamada cpside. Al-
gunos virus poseen adems, una envoltura lip-
dica que puede presentar protenas virales o
protenas del husped que infecta, esta envol-
tura le confiere alta especificidad (Figura1).
Los virus adquieren el estado intracelular des-
pus de una infeccin a una clula hospedera,
aqu el virin introduce su genoma en el cito-
plasma de la clula, al cual puede seguir dos
vas: Va Ltica y Va Lisognica (vase figura
2). Cuando el genoma viral se inserta en el ge-
noma del hospedero se le denomina Provirus,
en este estado la clula no presenta signos de
infeccin y puede dividirse indefinidamente
transmitiendo el genoma viral a su descenden-
cia.
Figura 1. Estructura del Virin: fase extrace-
lular de los virus.
-
23
Folleto N 5. Astrovirologa
23
Tamao viral
Los virus varan en tamao desde los 20 a 300
nanmetros, en contraste con las bacterias cuyo
tamao vara de entre 500 a 1500 nm. Sin embar-
go el descubrimiento de nuevos virus gigantescos
con genomas descomunales desafi la definicin
de los virus.
En 1992 se descubri en Pars al Mimivirus, par-
sito de cierto grupo de amebas, cuyo dimetro se
aproximaba a los 400nm (Figura 3), era tan gran-
de que en un primer momento se los confundi
con bacterias, aos ms tarde el 2003, B. Scola y
colaboradores corrigieron el error designndoles
Mimivirus virus imitador de bacterias. Poste-
riormente en el ao 2008 en Francia, se descu-
bri otro virus, an ms grande, el Mamavirus
pariente del Mimivirus, cuyo tamao sobrepasa
los 400nm (Raoult D, Forterre P, 2008).
Figura 2. Estado intracelular de los virus. En la va Ltica, el geno-
ma viral inicia la produccin de partculas virales aprovechando la ma-
quinaria celular, la clula pierde sus funciones normales, finalmente
lisa, liberando todo el contenido viral. En la va Lisognica, el provirus
puede permanecer latente, activndose por factores exgenos e ini-
ciar la va Ltica.
Figura 3. Aspecto de partcula de Mimivirus
Abundancia
Las partculas virales son los entes ms abun-
dantes en nuestro planeta. Los recientes estu-
dios metagenmicos en las capas superiores de
los ocanos, confirman la abundancia y gran di-
versidad de los virus, la mayora de los cuales
son Bacterifagos (Figura 4), los cuales oscilan
entre 106 a 108partculas por mililitro de agua ma-
rina, y en los sedimentos cercanos a la costa es
aproximadamente 108 por centmetro cbico
(Breitbart and Rhower 2005).
Diversidad viral en los tres dominios de la vida
Los virus se encuentran donde sea que exista la
vida celular, incluyendo aquellos que residen en los
ambientes inhspitos (extremfilos). En el transcur-
so de las dos dcadas pasadas se descubrieron a
los virus que infectaban al grupo de las arqueas hi-
pertermfilas, los cuales producan partculas virales
completamente distintas a las clsica morfologa de
cabeza y cola de los bacterifagos, algunas de ellas
exhiben morfotipos extravagantes nunca antes vis-
tos (Figura 5). Todos los reportados hasta la fecha
son virus DNA de doble cadena(Prangishvili D, For-
terre P, Garrett RA, 2006)
Figura 4. Observacin al microscopio electrnico de barri-
do. a) Bacterifago T4, b) Bacterifago Lambda en el proceso
de infeccin a sus hospederos bacterianos.
-
24 24
El descubrimiento de los virus de arqueas llev a
replantear la clasificacin de los virus. Tradicional-
mente se las clasificaba en dos grupos: los virus
que infectaban a los procariotas (Bacterifagos) y
los que infectaba a los eucariotas (Virus), ade-
ms, de esta divisin se extraa sus orgenes dife-
rentes: los Bacterifagos se originan de genomas
bacterianos (o plsmidos) y los virus de genomas
de eucariotas (ejem. Los retrovirus a partir de retro-
elementos).
En la dcada de los 70, Carl Woese, descifr las
relaciones evolutivas entre todos los organismos
vivientes y los dividi en tres linajes primarios o
dominios: Bacteria, Arquea y Eukarya (Figura 6).
Aquella nueva clasificacin era compatible con los
descubrimientos de virus en arqueas, ya que la
mayor parte de ellos nada tienen en comn con los
virus que infectan bacterias, y en concomitancia
son totalmente distintos a los que infectan eucario-
tas. De esta distincin se abstrae, a su vez, tres
dominios virales equivalente a la tricotoma celular:
Arqueovirus o virus que infectan a arqueas, Bacte-
riovirus o virus que infectan a bacterias y Eucariovi-
rus o virus que infectan a los eucariotas; dicha ca-
tegorizacin que fue plateada por primera vez por
Forterre P y Prangishvili D. en el ao 2009.
La naturaleza de los virus
Durante mucho tiempo a los virus se les defini por
sus viriones, aquellas partculas virales que se pro-
ducan durante la infeccin celular. Hoy en da la
confusin entre el virus y el virin es aun latente,
como consecuencia de esta confusin se les defi-
ni como entes simples, sin actividad metablica, y
dado que algunos viriones pueden cristalizarse se
le consider entes moleculares, no celulares.
Esta confusin fue discutida por primera ves por
Bandea C. en 1983, quien consideraba la fase in-
tracelular como el estado ontognicamente madu-
ro del virus, En esta fase, el virus exhibe propieda-
des fisiolgicas de otros organismos: metabolismo,
crecimiento y reproduccin, en su defecto la vida
viral es una presencia efectiva. Ms adelante, el
conocimiento del mecanismo de reproduccin de
los Mimivirus, mediante la creacin de espectacula-
res Fabricas Virales (FV) que forman en el citoplas-
ma para replicarse, refuerzan este argumento
(Figura 7). As, siguiendo el anlisis de Bandea, la
Fabrica Viral correspondera al verdadero organis-
mo viral, mientras que el virin corresponde a la
estructura de propagacin de una clula a otras
clulas, entonces confundir el
Figura 5. Micrografas electrnicas de virus de arqueas: A) Lipoth-
rixvirus SIFV; B) Fusellovirus SSV1; C) Globulovirus PSV; D) Rudivirus
SIRV1; E) Halovirus H1; F) Bicaudavirus ATV; G) Guttavirus SNFV; H)
Ampulavirus ABV; I) Lipothrixvirus AFV1.
virin con el virus sera lo mismo que confundir un
espermatozoide con un ser humano.
Si extrapolamos este anlisis a todo el mundo viral
podramos decir que el virus transforma a toda la
clula infectada en una Fabrica Viral, sea en un vi-
rus. Despus de la inactivacin o destruccin del ge-
noma celular, cuando el genoma viral es el nico que
se expresa, podemos considerar, sin lugar a dudas,
que la clula infectada no es ms una clula, sino un
virus con apariencia celular, siendo la fbrica viral el
equivalente al ncleo viral, lo cual nos lleva inevitable-
mente a considerarlos como organismos celulares, en
todo caso una forma particular de organismo celular.
El parsito de parsitos
En el ao 2008, B.Scola y colaboradores descubrie-
ron, dentro de Acanthamoeba castellani, una cepa de
Mamavirus, y asociado a este, un pequeo virus, al
cual se le denomino Sputnik. Este pequeo virus era
incapaz de reproducirse en Acanhamoeba por s solo,
pero se replicaban rpidamente despus de la infec-
cin de Acanthamoeba con Mamavirus, al parecer
aprovechaba la Fabrica Viral del Mamavirus para pro-
ducir sus propias copias, como consecuencia interfe-
ra en la reproduccin del propio Mamavirus disminu-
yndola o produciendo copias defectuosas inviables
(Figura 8). Y, considerando su mecanismo de infec-
cin anlogo funcionalmente con los bacterifagos, se
clasific a Sputnik como un Virfago.
Este hallazgo asombroso refuerza el argumento de la
naturaleza viviente del virus, dado que nicamente los
organismos vivos pueden enfermar.
Folleto N 5. Astrovirologa
-
25 25
Figura 6. rbol filogentico de los 3 domi-
nios biolgicos segn
Figura 7. Ciclo replicativo de Mimivirus en Acanthamoeba castellani.
Observacin de la clula infectada en varias fases despus de la infec-
cin (Objetivo 63X). a) y b) una hora despus de la infeccin, no hay
signos visibles de infeccin (Fase de eclipse). c) 3 horas despus: apa-
rece la fbrica viral (FV) alejado del ncleo celular (N). d) 4 h post-
infeccin: la fbrica viral incrementa su tamao en contraste con el n-
cleo celular. e) 12 h post-infeccin: la fbrica crece mucho mas, numero-
sos Mimivirus son visibles en el citoplasma celular.
Los Transpoviriones
A principios del ao 2012, en Francia, una joven acude
al oftalmlogo padeciendo enrojecimiento y dolor en su
ojo izquierdo, se le diagnostic una leve Queratitis por
el uso de lentes de contacto contaminados. Anlisis
posteriores encontraron al responsable, una ameba:
Acanthamoeba polyphaga, al cultivar estas amebas en
medio estril, Raoult D. y su equipo, encontraron cua-
tro organismos viviendo dentro de ella: dos proteobac-
terias (alfa y delta), un virus gigante de la familia de los
Mimivirus al que denominaron Lentille virus(virus del
lente de contacto) y un virfago al que se le denomin
Sputnik 2, para diferenciarlo del primer virfago ha-
llado el 2008.
Las partculas de Lentille virus fueron aisladas,
luego se infectaron en cultivos sanos de Acant-
hamoeba.
Sorprendentemente las partculas de Sputnik 2
volvan a aparecer en el citoplasma de la ame-
ba, lo cual indicaba que el ADN virfago estaba
integrado al genoma de Lentille virus.
Al secuenciarse el genoma de Lentille virus, se
encontr un segmento extrao de aproximada-
mente 1.8 kilobases correspondientes al geno-
ma de Sputnik 2, adicionalmente se encontraron
secuencias repetidas de 7 kilobases dentro del
genoma de Lentille virus, este ltimo fragmento
tena la naturaleza de un elemento transponible
o transposn, y es este contexto le denominaron
Transpovirin o elemento transponible viral.
Se analiz al Transpovirin mediante mtodos
bioinformticos, se descubri que codifica 6 pro-
tenas, dos de los cuales eran homologas a ge-
nes de virfagos, adems se identific el gen de
Helicasa, el cual fue detectada en otras 19 ce-
pas diferentes de Mimivirus, lo cual indicaba que
los Transpoviriones eran comunes en los virus
gigantes y sugera eventos de transferencia hori-
zontal de genes entre los virus gigantes median-
te elementos mviles: Los transpoviriones.
El transpovirin tiene la capacidad de insertarse
en cualquier regin del genoma de Lentille v.
pero tiene una baja frecuencia de insercin en el
genoma de Sputnik 2, por lo que se piensa que
este ltimo es usado como vehculo para ingre-
sar en los virus gigantes. Este fantstico descu-
brimiento nos muestra que el mundo de los virus
puede ser tan complejo como el de los eucario-
tas, algunos virus pueden ser infectados por
otros virus y pueden realizar transferencia hori-
zontal de genes.
El virus de Pandora
En julio de este ao Nadge Philippe, bilogo
evolucionista de la Universidad Aix-Marseille, en
Francia, report el hallazgo de dos virus gigan-
tes, sin semejanzas morfolgicas o genmicas a
los conocidos hasta la fecha. Ambos son parsi-
tos de Acanthamoebas p. (Figura 9).Uno de
ellos hallado en las costas centrales de Chile y
el otro en un estanque de agua dulce en Austra-
lia, se los denomin convenientemente: Pando-
ravirus salinus y Pandoravirus dulcis respectiva-
mente. Ellos exhiben una morfologa ovoide y
dimensiones gigantescas: un micrmetro de lon-
gitud y 0.5 micrmetros de ancho, dimensiones
similares a las que presenta E. coli.
Folleto N 5. Astrovirologa
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26 26
Figura 8. Diferentes aspectos morfolgicos de Mamavirus y
Sputnik. Observados por microscopa electrnica: a) Fbrica
viral de Mamavirus (MVF) con mamavirus en diferentes estados
de maduracin. Partculas de Sputnik son observadas dentro de
la fbrica viral (flechas). b) En algunos casos, Sputnik es obser-
vado dentro de la cpside de Mamavirus. c) Coinfeccin de
Mamavirus y Sputnik resulta en una produccin defectuosa de
partculas de Mamavirus. d) y e) Acumulacin de capas mem-
branosas incompletas en un lado. f) Partculas virales abiertas.
Escala de barra, 200nm. Tomado de:Thevirophague as a uni-
que parasite of giantmimivirus, Bernard La Scola et al. 2008.
Se secuenciaron ambos genomas, P. dulcis posee
una longitud de 1.9 Mb y P. salinus 2.5 Megabases,
ambos genomas mostraron una colinealidad casi per-
fecta, nicamente interrumpido por la presencia de
cuatro grandes segmentos genmicos especficos
para P. salinus., lo cual indicaba que el contenido glo-
bal de genes de P. dulcis es simplemente un subcon-
junto de P. salinus. Estos genomas son gigantescos
para tratarse de virus, tan grandes como las de mu-
chas bacterias y algunos eucariotas parsitos (Figura
11).
Sin embargo el hallazgo ms sorprendente es que
solo el 7% de todo el genoma de P. salinus concuer-
da con el total de secuencias en las bases de datos
(Figura 12), el 93% restante constituye secuencias
atpicas, genes desconocidos, cuya traduccin no
podra obedecer al cdigo gentico estndar, por lo
tanto es incierta la posibilidad de producir nuevas en-
fermedades, nuevos antgenos virales, as como nue-
vas protenas y antibiticas; de esta incertidumbre su
denominacin de Virus de Pandora en alusin al
personaje de la mitologa griega.
Figura 9. A) Aspecto de Pandoravirus, vista al microscopio
electrnico. B) Clula de Acanthamoeba con partculas de Pandora-
virus, en distintas fases de maduracin.
Figura 10. Ensamblaje de la partcula viral, mostrando la
progresiva construccin de Pandoravirus, comenzando del
pice y terminando arriba en el ostiolo quedando envuelta
completamente en su tegumento.
Discusin
No hace mucho, era notoria la diferencia entre los virus
y el resto de los seres vivos: los virus eran muy peque-
os y en lo que respecta a su genoma eran bastante
sencillos, ellos eran los ltimos parsitos, incapaces de
incidir en el flujo gnico de especies vivas, eran consi-
deradas en el sentido estricto entes no vivos.
No obstante, esas condiciones que permitan definir e
identificar a un virus, no tienen ya vigencia alguna.
Los virus ostentan gran complejidad tanto en estruc-
tura y funcin. Ellos desempean una funcin vital en
la transferencia horizontal de genes, por lo tanto influ-
yeron activamente en la evolucin celular mediante la
interaccin con su hospedero. La abundancia y diver-
sidad viral en muestras de agua marina muestran
que ellos podran representan un reservorio nico de
diversidad gentica, la cual ha sido transferida me-
diante interacciones ecolgicas de los ecosistemas
marinos con ecosistemas terrestres. Por lo tanto, los
virus son sistemas dinmicos que participan activa-
mente en el equilibrio y la composicin de ecosiste-
mas impulsando su dinmica y evolucin, por tanto
se les puede considerar entes vivos complejos, una
modalidad alternativa de vida.
El universo es Isotrpico, es decir las propiedades
del universo son las mismas en todas direcciones,
as que existe homogeneidad en cualquier porcin de
ella.
Folleto N 5. Astrovirologa
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27 27
De este modo la vida sera una consecuencia
natural emergente de las leyes Fsicas y qumi-
cas que se dan en ambientes propicios (Principio
de mediocridad), por ejemplo el planeta Tierra.
Entonces el desarrollo de la vida en cualquier
otro lugar seguir probablemente los mismos pa-
trones evolutivos que acontecieron en la historia
de la vida en la Tierra, y los organismos micros-
cpicos probablemente con similares caractersti-
cas a los virus terrestres, estaran cumpliendo los
mismos roles en la evolucin y equilibrio de los
ecosistemas extraterrestres.
En la bsqueda de vida extraterrestre, se debera
estar centralizando los esfuerzos en la bsqueda
de los virus, dado que es ms probable encontra-
se con ellos, por su capacidad de resistir durante
mucho tiempo en ambientes extremos (Warren D,
2013). A pesar que el contacto con cualquiera de
los virus extraterrestres podra presentar un ries-
go potencial, existe la posibilidad de un encuentro
con virus especficos para los ecosistemas extra-
terrestres incapaz de acceder tipos celulares te-
rrestres, por lo tanto factible de ser estudiado pa-
ra comprender la dinmica de aquel ecosistema
extraterrestre. En consecuencia, cualquier con-
tacto posible con tal organismo debe ser tomado
en cuenta en las futuras
Figura 11. Cuadro
comparativo del
tamao del genoma
viral con los dife-
rentes dominios
Figura 12. Estructura genmica de P. salinus. Rasgos especficos
son denotados en crculos concntricos como sigue: 1, CDSs en posicio-
nes de la cadena directa (azul) y reversa (rojo); 2, CDSs con mejor aco-
plamiento de secuencias (match) dentro de: Eucariotas (en naranja),
Bacteria (en verde) y en virus (en purpura). CDSs sin acoplamiento de
secuencias (no match) se muestra en gris. 3. CDSs identificados en el
Proteoma de partculas purificadas de P. salinus.
Referencias:
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ses.www.pnas.org/cgi/doi/10.10.1073/pnas.1208835109
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loaded from www.sciencemag.org.
3. Forterre Patrick (2010). Defining the life: The virus View-
point. Orig. Life Evol. Biosph. 2010. N 40. pp: 151. 160
4. J-M. Claverie and Ch. Abergel (2009). The Mimivirus and
its Virophage.Annu. Rev. Genet. 2009. 43:49-66. 10.1146/
annurev-genet-102108-134255.
5. Nadge Philippe et al (2013). Pandoraviruses: Amoeba
Viruses with Genomes up to 2.5 Mb Reaching that of para-
sitic Eukaryotes.DOI: 10.1126/science.1239181
6. Patrick Forterre and David Prangishvili (2009) The great
Billion-year War between Ribosome- and Capsid-encoding
Organisms (Cell and viruses) as the Major Source o Evolu-
tionary Novelties. Proc. NY AcadSci, 1178:65-77
7. Raoult D, Forterre P. (2008)Redefining viruses: Lesson
from Mimivirus. Nat. Rev Microbiol. 2008;6:315-319.
8. Scola B, DenuesCh (2008). The virophage as a unique
parasite of the giant mimivirus. Doi:10.1038/nature07218
9. Warren Griffin, Dale (2013). The quest for extraterrestrial
life: What about the viruses?.Astrobiology. Volume 13,
Number
misiones tripuladas a planetas catalogados como posibles alber-
gadores de vida.
Folleto N 5. Astrovirologa
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28
Agua y su importancia en Astrobiologa
Folleto N 6 .1 Agua y Astrobiologa
Escrito y editado por:
Roberto Adolfo Ubidia Incio
(1,2)
Miembro del Grupo Astro-
biologa Per
(1) Universidad Nacional
Federico Villarreal.
(2) Universiadad Peruana
Cayetano Heredia
Creo que con la progresiva aplicacin de los mtodos de la qumica estructural a los pro-
blemas fisiolgicos, observaremos que la importancia del enlace de hidrgeno en fisiolo-
ga es mayor que la de cualquier otra caracterstica estructural Linus Pauling, The Na-
ture of the Chemical Bond, 1939.
El Agua es conocida como la molcula fundamental para la vida en la Tierra y en cual-
quier otro lugar en el universo, nosotros estamos conformados en nuestra mayor parte por
esta, y no existe en la Tierra ser vivo que no la necesite sin importar lo extremas de las
condiciones en que se desarrolle. A veces se ha presentado la pregunta sobre la veraci-
dad de esto ya que la vida podra darse de otras formas que no hallamos considerado, sin
embargo, el agua es algo fundamental, pues no hay otra molcula conocida con la versa-
tilidad que posee el agua.
Estructura
La molcula de agua est formada por un
tomo de oxgeno unida covalentemente a
dos tomos de hidrgeno que se colocan en
un ngulo de 10445, este posicionamiento y
produce una diferencia en la densidad elec-
trnica que da como resultado que un lado
de la molcula tenga una carga parcial nega-
tiva (el lado del oxgeno) y el otro una carga
parcial positiva (el lado del hidrgeno)
(Nelson & Cox 2005).
El agua no existe todo el tiempo como la mo-
lcula de H2O, esta puede ionizarse en un
radical OH- y un H+, o unirse momentnea-
mente a un H+ libre formando H3O+, aunque
el grado de ionizacin es muy pequeo, apro-
ximadamente en dos molculas por cada 109
molculas en un momento dado a 25C. Este
proceso de ionizacin puede tener participa-
cin en reacciones biolgicas de transferen-
cia de protones (Nelson & Cox 2005).
Puentes de hidrgeno
La propiedad del agua de formar cargas par-
ciales produce un efecto, una interaccin
molecular conocida como puente de hidr-
geno mediante la cual, los hidrgenos de
otras molculas en las que estos estn uni-
dos a oxgeno o nitrgeno son atrados al
oxgeno del agua y los hidrgenos del agua
pueden ser atrados por el oxgeno, nitr-
geno o flor en otras molculas. Es por estas
interacciones que el agua puede mantener
una forma lquida o un gran estado de orde-
namiento en estado slido y que tenga pun-
tos de fusin, ebullicin y evaporizacin altos
ya que las molculas se mantienen atrayn-
dose y separndose constantemente entre
los 0 y 100C, y es una propiedad importante
pues juega un rol importante en la estructura
y funcin de macromolculas como prote-
nas y carbohidratos (Nelson & Cox 2005).
Fig. 1. Formacin de la molcula de
agua mostrando distribucin electrnica.
Fig. 2. Representacin del puente de
hidrgeno.
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Figura 3. Grano de polvo interestelar formado por
un ncleo de silicatos y carbonatos, y rodeado de una
capa de hielo
Figura 4. Reacciones que forman agua en el espacio.
Figura 5. Fosfolpidos: Extremo polar y apolar.
Las fuerzas intermoleculares como el
puente de hidrgeno no son muy fuertes,
se rompe con poca energa variando su
fuerza dependiendo de la electronegativi-
dad de los elementos que intervienen), sin
embargo al presentarse en gran cantidad
pueden formar una fuerte unin como se
da en el ADN (Nelson & Cox 2005).
Agua y origen de la vida
El agua se considera un factor importante
para el origen de la vida pues participa en la
formacin de muchas molculas considera-
das precursoras para la vida, incluso antes
de la formacin de un planeta, el agua en el
polvo de las nubes moleculares reacciona
con los granos de polvo interestelar para
formar molculas orgnicas como metano,
aldehdos, alcoholes, cetonas, etc (Herbst
2001).
Formacin de micelas, vesculas y mem-
branas biolgicas
Sea que fue primero el ARN, las membra-
nas o el metabolismo, para que se forme el
primer ser vivo fue necesaria la formacin
de un compartimento donde se encontraran
la maquinaria y sustratos necesarios para
que este ser vivo pueda funcionar como tal,
y para que se forme esta membrana primiti-
va era necesario encontrarse en un medio
acuoso, pues los lpidos que componen las
membranas biolgicas se forman debido al
ordenamiento de sus extremos hidrofbicos
e hidroflicos en micelas y vesculas (Nelson
& Cox 2005; Black et al, 2013).
Figura 6. Formacin de micelas y vesculas por
interacciones hidrofbicas con el agua. Los extre-
mos hidrofbicos se agrupan hacia el interior
Folleto N 2014.1 Agua y Astrobiologa
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Figura 7. Participacin del agua en la formacin de la
estructura tridimensional de las rotenas
Figura 8. Participacin del
agua en la formacin del
complejo enzima - sustrato.
Figura 9. Efecto del
agua en forma lquida
y gaseosa sobre el
clima.
Figura 10. Conveccin en el agua. El color rojo
muestra las zonas ms clidas.
Participacin en reacciones enzimticas
El agua participa tambin en el ensamblaje
y funcionamiento de las protenas, o como
reactivo, durante el ordenamiento de una
protena recin sintetizada, al igual que
ocurre con los lpidos, los residuos de ami-
nocidos hidrofbicos se orientarn hacia
el interior dela protena mientras que los
hidroflicos quedarn expuestos interac-
tuando con el agua. En el caso de las enzi-
mas, un tipo de protena, las interacciones
entre el agua y la protena favorecen la
unin del sustrato al sitio activo de la enzi-
ma (Nelson & Cox 2005).
Agua y efecto invernadero
El efecto invernadero es un factor necesario
para el mantenimiento de la vida y la forma-
cin de una bisfera pues ayuda a retener el
calor de la estrella manteniendo un rango de
temperaturas que permiten al agua mantener-
se lquida y que no varan abruptamente du-
rante el da y la noche. El agua en su forma
gaseosa es un gas de invernadero ms poten-
te que el dixido de carbono, por ello en luga-
res de mayor humedad existe una mayor sen-
sacin de calor (Rkczi and Ivnyi 1999). En
estado lquido el agua sigue absorbiendo la
luz del sol calentando las aguas superficiales
lo que junto a diferencias en la salinidad favo-
recen el fenmeno por el que las aguas su-
perficiales se precipitan al fondo del mar y el
agua de las profundidades, llenas de nutrien-
tes, emergen proporcionando nutrientes a los
organismos pelgicos. (Paluszkiewics & Gar-
wood 1994).
Folleto N 2014.1 Agua y Astrobiologa
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Figura 11. Diferencia en la absorcin de luz y
calor por el agua en diferentes estados
Figura 12. Representacin artstica de la
Tierra bola de nieve.
Figura 13. Planeta Marte. Su agua e en-
cuentra congelada, asemejando a la Tierra
bola de nieve.
El agua en estado slido, a diferencia de
sus otros estados, no absorbe luz, la refle-
ja aumentando el albedo de la superficie,
a causa de esto el ambiente en que se
encuentra en este estado se enfra ms
produciendo ms hielo y sequedad, en-
trando en un crculo vicioso que se presu-
me pudo agravar las etapas glaciales por
las que ha pasado la Tierra (Hall 2004)
Conveccin
El agua tiene una gran capacidad calorfica
por lo que juega un papel importante en el
movimiento de la atmsfera y los ocanos,
el vapor de agua caliente se eleva a gran-
des alturas formando nubes donde se enfra
y desciende en forma de precipitacin, me-
diante este movimiento el resto del aire tam-
bin se mueve para enfriarse generando
vientos y algunos fenmenos como huraca-
nes, este movimiento es conocido como
conveccin. En el ocano tambin se da
moviendo las aguas ms profundas hacia la
superficie.
Folleto N 2014.1 Agua y Astrobiologa
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Figura 14. Tabla de Presin vs temperatura. Zonas sombreadas muestran de for-
ma referencial las condiciones que se dan en los planetas Tierra y Marte
Punto Triple: Marte
Las expectativas sobre la vida en Marte se han
alzado desde que se confirm la existencia de
agua en los polos y el subsuelo y que durante
el periodo Noico (~ 3.5 4 Ga) esta pudo
existir de manera lquida, probablemente por
periodos en los cuales el planeta pudo formar
lagos y ocanos (Cockell 2014). En esa poca
el dnamo de marte an estaba activo produ-
ciendo un campo magntico que protega una
atmsfera mucho mayor a la que posee actual-
mente, pero actualmente este dinamo est
muerto (Catling 2009) y la poca atmsfera que
queda solo produce una presin atmosfrica de
0.636 (0.40.87) kPa (0.006 atm), lo cual no
permitira que el agua se presente en forma
lquida en una gran parte del planeta aunque la
temperatura aumentara.
El agua necesita de ciertas condiciones de
presin y temperatura para poder existir
en forma lquida (figura 14), pero Marte se
encuentra en el lmite donde el agua pasa
del estado slido (hielo) directamente al
estado gaseoso. Se sostiene que al derre-
tir los cascos polares, la cantidad de dixi-
do de carbono liberado podra aumentar la
presin de forma que este problema que-
dara temporalmente solucionado, pero sin
la proteccin de un campo magntico
eventualmente la atmsfera se reducira
nuevamente a niveles que no sostengan
este estado.
Folleto N 2014.1 Agua y Astrobiologa
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Figura 16. Estanques
subterrneos bajo la
Antrtida que albergan
vida.
Figura 15. Aumento de presin por
profundidad del subsuelo
Presin en el subsuelo y vida en marte
A pesar de las condiciones ya descritas pa-
ra la superficie marciana, las expectativas
de los investigadores no estn puestas en
esta, sino en el subsuelo marciano donde
podran encontrarse comunidades microbia-
nas similares a las halladas en estanques
salados subterrneos en la Antrtida. La
temperatura y presin aumentan a medida
que uno se adentra en el subsuelo y eso
nos hace pensar que de existir vida en Mar-
te, o en otros mundos como el satlite Euro-
pa de Jpiter, esta podra encontrar las
condiciones adecuadas a ciertas profundi-
dades.
Referencias
Black R.A., Blosser M.C., Tavakley R., Deamer
D.W., Keller S.L. 2013. Nucleobases bind to and
stabilize aggregates of a prebiotic amphiphile,
providing a viable mechanism for the emergence
of protocells. Proc.Natl.Acad.Sci. U. S. A. Aug13:
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Mars. Encyclopedia of Paleoclimatology and An-
cient Environments.
Cockell Charles. 2014. Trajectories of Martian
H