El movimiento microbiano, la nueva estrategia para buscar vida en Marte
En 1996, un equipo de científicos de la NASA anunció haber encontrado estructuras microscópicas similares a fósiles bacterianos en el meteorito Allan Hills 84001, descubierto en la Antártida. Este meteorito proviene de Marte y habría caído a la Tierra hace aproximadamente 13.000 años. Los investigadores describieron pequeñas estructuras tubulares que se asemejaban a fósiles bacterianos. A pesar del gran impacto mediático, hay muchas dudas de que esas estructuras fueran realmente fósiles bacterianos. Sin embargo, la búsqueda de vida en otros planetas sigue siendo uno de los objetivos básicos de la astrobiología. Uno de los problemas técnicos que surge es ¿cómo distinguir un simple grano de polvo de un microorganismo vivo en lugares tan lejanos como Marte o Europa, la luna de Júpiter? Un equipo de científicos alemanes tiene una propuesta fascinante: observar cómo se mueven.
Las bacterias se mueven
Se calcula que entre un 50-80% de las bacterias pueden moverse utilizando distintos mecanismos, dependiendo de su estructura y del entorno en el que se encuentren. Existen distintos mecanismos por los que las bacterias se pueden mover: 1) mediante flagelos que actúan como látigos y permiten “nadar” a las bacterias en medios líquidos, 2) mediante estructuras retráctiles denominadas pili tipo IV que proporcionan un movimiento en sacudida (twitching) en superficies sólidas, 3) por desplazamiento (gliding) sobre superficies mediado por proteínas de membrana, 4) gracias a vesículas de gas que regulan la flotabilidad de bacterias acuáticas, permitiéndoles moverse verticalmente en el agua para optimizar la captación de luz y nutrientes, o 5) movimiento en espiral a través de flagelos internos que giran dentro de la envoltura celular y les permite desplazarse en líquidos viscosos, como es el caso de las espiroquetas.
Además, las bacterias se mueven según estímulos ambientales. La quimiotaxia es un proceso mediante el cual las bacterias detectan y se mueven hacia o alejándose de sustancias químicas en su entorno. Es un mecanismo que les permite moverse hacia nutrientes o alejarse de sustancias tóxicas. Este fenómeno se logra gracias a la detección de gradientes de concentración de sustancias químicas a través de receptores que están en la membrana celular bacteriana, lo que les permite orientar su movimiento de manera efectiva. Si el estímulo es la luz, hablamos de fototaxia y si es el campo magnético, magnetotaxia. El movimiento bacteriano es por tanto dirigido, hacia un estímulo. En esto se basa la propuesta del grupo alemán: si esa partícula que parece un granito de polvo o arena se mueve hacia un estímulo, hacia una sustancia química atrayente, es que está vivo, es un microorganismo.
El objetivo es detectar la actividad del movimiento quimiotáctico como firma de vida biológica.
¿Cómo detectar si se mueve?
Para ello han realizado un sencillo experimento, una prueba de concepto. Han desarrollado un dispositivo con una cámara de observación consistente en una pequeña cápsula con una membran semipermeable que separa dos ambientes: en uno se colocan las bacterias y en el otro una sustancia atrayente. Al cabo de unas horas se mide la cantidad de bacterias que se han movido de un lugar a otro y se analiza movimiento según unos sencillos algoritmos. Como sustancia atrayente han empleado el aminoácido L-serina porque se sabe que es un potente atrayente para muchos seres vivos. Además, la L-serina se ha encontrado en algunos meteoritos que han llegado a la Tierra del espacio exterior, lo cual demuestra que este aminoácido existe fuera del ambiente terrestre.
La prueba de concepto: si se mueven están vivos (Fuente)
Han probado el dispositivo con distintos microorganismos:
- Bacillus subtilis, bacteria Gram positiva que se sabe que responde muy bien a la L-serina.
- Pseudoalteromonas haloplanktis, bacteria Gram negativa, psicrófila (extremófila que crece a temperaturas inferiores a 0ºC)
- Haloferax volcanii, arquea extremófila que crece a concentraciones saturantes de sal.
Los resultados demuestran que los tres microorganismos se mueven atraídos por la L-serina, aunque no de la misma forma: Bacillus subtilis mostró una fuerte atracción sostenida por el aminoácido; Pseudoalteromonas haloplanktis se movía de forma más variable y disminuía su movimiento con el tiempo; y Haloferax volcanii, también se movía de forma constante según la concentración de L-serina (además es la primera vez que se observa movimiento quimiotáctico en una arquea). Esto demuestra que la quimiotaxis puede emplearse como una propiedad biológica para detectar vida microbiana en el espacio.
A diferencia de otros métodos empleados para detectar indicios de vida extraterrestre (como la detección de compuesto químicos biológicos como el metano) que requieren equipos complejos y grandes cantidades de energía, este sistema de detección basado en movimiento es muy sencillo, barato, eficiente y podría implementarse fácilmente en sondas espaciales.
Por supuesto, el método todavía tiene sus limitaciones. No todos los microorganismos conocidos responden a los mismos estímulos químicos, por lo que sería necesario probar con una mayor variedad de compuestos. Además, en un entorno extraterrestre, factores como la temperatura extrema o la radiación podrían afectar la movilidad microbiana. Por último, no todos los microorganismos son móviles.
No obstante, este estudio es solo el comienzo. Quizás, en los próximos años, es probable que veamos misiones espaciales equipadas con sistemas de detección basados en movimiento, permitiéndonos buscar vida de una manera completamente nueva. ¿Será posible algún día enviar un pequeño laboratorio portátil a Marte y detectar microbios simplemente observando hacia dónde se mueven?
