Hábitats subterráneos[3]
Se cree que hace mucho tiempo Marte poseía una atmósfera similar a la de la Tierra la cual pudo haber calentado la superficie del planeta y proporcionado protección contra la radiación ultravioleta. Sin embargo, hoy en día ya no existe. Por lo tanto, si hubiese que buscar vida en algún lugar del planeta rojo, la mejor opción sería buscar bajo tierra. De existir acuíferos bajo la superficie de Marte sería muy factible que la vida microscópica se pudiese haber desarrollado.
Los proyectos IPBSL y MARTE se realizaron con el objetivo de demostrar la existencia de un ecosistema subterráneo bajo Río Tinto y caracterizar el tipo de fuentes de energía que utilizan para sostenerse. Ambas investigaciones consistieron en la perforación en diversos lugares de la zona de Río Tinto de profundos agujeros para analizar el sedimento a distintos niveles.
IPBSL
El proyecto IPBSL (de sus siglas en inglés Iberian Pyrite Belt Subsurface Life, traducido como “vida subterránea de la Faja Pirítica Ibérica”) trabajó sobre la hipótesis propuesta de que las condiciones extremas de Río Tinto son consecuencia del metabolismo quimiolitótrofo de los microorganismos del subsuelo.
Se llevaron a cabo dos perforaciones de 340 y 620 metros de profundidad con el fin de recuperar núcleos de muestreo cargados de muestras en condiciones estériles y anaerobias. Para detectar la presencia de bacterias y arqueas se utilizó la técnica de hibridación flurescente in situ (FISH). También se utilizó tecnología microarray, en este caso un inmunosensor denominado LDCChip450 que contenía 450 anticuerpos diferentes. El resultado fue positivo para Arqueas metanógenas y microorganismos reductores del azufre. Por otro lado, se sembró en cultivos de enriquecimiento que permitieron identificar diferentes tipos de actividades metabólicas de microorganismos oxidadores y reductores de hierro y sulfuros, metanógenos, metanótrofos, acetógenos y denitrificadores.
Créditos de imagen: IPBSL.
Máquinas perforadoras en el proyecto IPBSL.
En comparación con el proyecto MARTE, la caracterización del sedimento fue más exhaustiva, llevando a cabo un análisis mineralógico y elemental de las muestras. Los resultados mostraron la presencia de pirita y sus derivados como la hematita y la magnesita. Además, se analizó la fase acuosa de los sedimentos que mostró presencia de azufre y carbono. La distribución de estos elementos a lo largo de la columna de perforación describió un patrón propio de la actividad microbiológica.
Gracias a las diferentes pruebas realizadas en este estudio, se pudo confirmar la hipótesis de que los microorganismos son activos bajo la superficie de Río Tinto.
MARTE[12]
El proyecto MARTE (de sus siglas en inglés Mars Astrobiology Research and Technology Experiment, traducido como “investigación astrobiológica y experimento tecnológico de Marte”) se puso en marcha para buscar vida bajo la superficie del terreno donde nace el Río Tinto como si se tratase de un experimento análogo de búsqueda de vida marciana. Sus objetivos principales fueron dos: por un lado, buscar vida bajo la superficie de un terreno que no había sido caracterizado antes y, por otro, desarrollar y probar nuevas tecnologías para la búsqueda de vida en Marte. Comenzó en 2003 y duró tres años.
Logo del proyecto MARTE.
Caracterización de los hábitats[4]
Para definir cómo se distribuye la vida en el ecosistema, las muestras obtenidas de las perforaciones se analizaron con microscopios de luz, SEM-EDS (Scanning Electro Microscopy-Energy Dispersive Spectroscopy, traducido como “microscopía electrónica de barrido con espectroscopia de energía de rayos X dispersa”), difracción de rayos X (XRD) y espectrofotómetro de transformada de Fourier. Para analizar la composición y estructura de los sedimentos en los agujeros se utilizaron varias técnicas como el BHIS (Borehole Inspection System, traducido como “sistema de inspección de perforaciones”), que fotografió las pareces de cada agujero en gran detalle, o la espectroscopia VNIR, que sirvió para identificar minerales como la goethita o la hematita. Con los resultados obtenidos, los científicos plantearon un posible modelo de la distribución de los diferentes hábitats y los microorganismos que los pueblan a lo largo de la columna de sedimentos subterráneos.
El primer hábitat comprende los primeros 30m de profundidad. Se trata de un ambiente sometido a los efectos del agua ya que por este estrato se filtran las lluvias, llevándose casi todos los minerales sulfurados. En este tramo, minerales como la hematita pueden formarse. El siguiente hábitat es un ambiente que todavía contiene oxígeno (O2) y los minerales sulfurados se encuentran en mayor proporción, lo cual permite que se desarrollen algunos microorganismos quimiolitótrofos que oxiden azufre (S) y hierro (Fe) dando lugar a sulfatos de hierro. El tercer hábitat llega hasta el nivel freático del estrato y se caracteriza por carecer casi totalmente de O2. Contiene mayor cantidad de microorganismos quimiolitótrofos que, además de oxidar S y Fe a sulfatos de hierro, acidifican el medio al liberar gran cantidad de protones. En el propio acuífero aparece un cuarto hábitat donde el metabolismo de los microorganismos evita que el O2 desaparezca por completo. Sin embargo, es este tipo de reacciones las que dejan a los niveles inferiores en una total anoxia. Así, el quinto hábitat, también sumergido en el acuífero, es microaerófilo. Se caracteriza por la generación de hidrógeno (H2) mediante procesos inorgánicos y, en menor medida, como consecuencia del metabolismo de microorganismos. El último hábitat, totalmente anóxico, se caracteriza por la presencia de metano (CH4), producido por microorganismos metanógenos.
Créditos de imagen: Tania MT.
Esquema simplificado de los hábitats descritos en una de las columnas excavadas. El símbolo Ø indica "ausencia de"; la flecha ↑ indica "aumento de"; la flecha ↓ indica "descenso de".
Análisis de nuevas tecnologías
Una de las herramientas examinadas para la detección de vida en las muestras recogidas fue el Signs Of LIfe Detector (SOLID2, construido en el Centro de Astrobiología, Madrid). SOLID2 es un instrumento basado en la tecnología del microarray de proteínas que puede detectar material biológico en muestras pulverizadas o líquidas. Solo necesita 0.5g de polvo de roca para realizar el análisis. El microarray utiliza anticuerpos que pueden detectar compuestos bioquímicos como ácidos nucleicos, proteínas, polisacáridos, etc. En concreto, el SOLID2 usado en MARTE era sensible a 157 compuestos diferentes. Estos compuestos a los que los anticuerpos eran sensibles no fueron aleatorios sino que incluían moléculas que se sabía que se encontraban en las aguas y sedimentos de Río Tinto, así como microbios que habían sido detectados en otros experimentos anteriores y que por tanto podrían aparecer en las muestras. Una vez se depositó la muestra en el microarray fue necesario pasarlo por un láser que excita los fluorocromos presentes; allí donde el análisis sea positivo, se emite luz fluorescente que se fotografía con una cámara CCD. Los resultados del SOLID2 en el experimento MARTE fueron muy positivos ya que se corroboró que sirve para detectar vida en muestras subterráneas de manera fiable.
Otro método de detección de vida testado fue el ensayo de luminometría del ATP. Se trata de una técnica más rápida que el SOLID2, por lo tanto potencialmente más eficaz. Sin embargo, el veredicto para este tipo de prueba fue negativo ya que el ensayo no detectaba vida como se esperaba que hiciese.
Créditos de imagen: Ricardo Amils et al. extraído de “Río Tinto: A Geochemical and Mineralogical Terrestrial Analogue of Mars”.
Máquinas perforadoras en el proyecto MARTE.
Una de las perforaciones que se realizó, simuló una situación real en el planeta Marte, con todo el equipo robótico necesario. Los objetivos en este caso fueron poner a prueba la maquinaria y tecnologías desarrolladas y demostrar que se puede dirigir todo el proceso de detección de vida remota siguiendo un protocolo ciego, sin que los científicos tengan que estar presentes en el campo.
El equipo de científicos que operaba desde California (NASA Ames Research Center in Moffett Field) y Madrid (Centro de Astrobiología) se comunicaba con el equipo situado en Río Tinto para requerir las operaciones que querían llevar a cabo y ejecutarlas. Más tarde, mandaban los resultados obtenidos. Este equipo no tenía conocimiento del lugar exacto donde se llevaban a cabo las perforaciones, tal y como ocurriría en una misión desarrollada en Marte.
La aparición de problemas durante esta simulación permitió describir los puntos débiles y las limitaciones a superar para posteriores misiones reales. Algunos de los contratiempos fueron, por ejemplo, la rotura de las brocas de las taladradoras mientras se perforaba, la generación de mucho polvo durante la excavación o la prolongación del tiempo estimado de las perforaciones. Con esto se concluye que todavía hay que optimizar la tecnología para poder prescindir de las manos humanas.
En conclusión, los resultados obtenidos por ambos proyectos (IPBSL y MARTE) describen un ecosistema microbiano basado en el metabolismo de minerales de hierro, azufre e hidrógeno para producir nitratos, sulfatos, metales de Fe y dióxido de carbono (CO2). Todos los compuestos necesarios son proporcionados por la matriz de roca que sostiene la cuenca de Río Tinto (la Faja Pirítica Ibérica). Solo es necesaria la acción química del agua sobre los minerales para promover el metabolismo microbiano, responsable de las peculiares condiciones de Río Tinto.