Desde principios de la década de 1950 los científicos saben que, en las condiciones adecuadas, la mezcla de sustancias químicas simples puede formar algunas de las moléculas necesarias para la vida, como los aminoácidos. Y desde entonces se han detectado en el espacio muchos más componentes necesarios para los seres vivos, como los nucleótidos, que son importantes para producir ADN.
Pero, ¿cómo sabemos si estos componentes son de origen biológico, o si se elaboran mediante otro proceso abiótico (en el que no participan seres vivos)? Ahí está la clave. Porque hasta ahora, por mucho que busquemos, no sabemos reconocer si hemos detectado vida.
Pero ahora esto podría cambiar. Un grupo de científicos del Instituto Carnegie para la Ciencia (EEUU) ha desarrollado un sistema basado en inteligencia artificial (IA) que ofrece un 90% de precisión en el descubrimiento de signos de vida pasada o presente en otros planetas. Un método que han calificado como «el santo grial de la astrobiología», y que ha sido detallado en un artículo de la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
«Dicho de otra manera, el método debería poder detectar bioquímica extraterrestre, así como vida en la Tierra. Esto es un gran problema porque es relativamente fácil detectar los biomarcadores moleculares de la vida en la Tierra, pero no podemos asumir que la vida extraterrestre utilizará ADN, aminoácidos, etc«, explicó el doctor Robert Hazen, autor del estudio, que explicó que su método «podrá ampliar la gama de biofirmas para detectar vida en otros planetas», aunque ésta sea diferente de la vida en la Tierra.
Para Hazen este sistema «tiene el potencial de revolucionar la búsqueda de vida extraterrestre y profundizar nuestra comprensión tanto del origen como de la química de la vida más temprana en la Tierra». Y, según explicó, abre el camino al uso de sensores inteligentes en naves espaciales no tripuladas, módulos de aterrizaje y vehículos exploradores para buscar signos de vida antes de que las muestras lleguen a la Tierra.
«Las implicaciones de esta nueva investigación son muchas, pero hay tres conclusiones importantes: primero, en algún nivel profundo, la bioquímica difiere de la química orgánica abiótica. En segundo lugar, podemos observar muestras de Marte y de la Tierra antigua para saber si alguna vez estuvieron vivas. Y tercero, es probable que este nuevo método pueda distinguir biosferas alternativas de las de la Tierra, con implicaciones significativas para futuras misiones astrobiológicas», subrayó Jim Cleaves, investigador del Instituto Carnegie.
Resolver «misterios científicos» de nuestro planeta
Los investigadores demostraron que la IA puede diferenciar muestras bióticas de abióticas detectando diferencias sutiles dentro de los patrones moleculares, según lo revelado por el análisis de cromatografía de gases de pirólisis (que separa e identifica los componentes de una muestra), y la espectrometría de masas (que determina los pesos moleculares de esos componentes).
La IA fue entrenada con los datos multidimensionales procedentes de los análisis moleculares de 134 muestras conocidas, abióticas o bióticas, ricas en carbono. Y, con aproximadamente un 90% de precisión, el sistema identificó con éxito muestras que se originaron en:
- Seres vivos, como conchas, dientes, huesos, insectos, hojas, arroz, cabello humano y células modernas conservadas en rocas de grano fino
- Restos de vida antigua alterados por procesamiento geológico (por ejemplo, carbón, petróleo, ámbar y fósiles ricos en carbono)
- Muestras con orígenes abióticos, como productos químicos puros de laboratorio (p. ej., aminoácidos) y meteoritos ricos en carbono
Los autores explicaron que, hasta ahora, los orígenes de muchas muestras antiguas que contienen carbono han sido difíciles de determinar porque las colecciones de moléculas orgánicas, ya sean bióticas o abióticas, tienden a degradarse con el tiempo. Pero sorprendentemente, a pesar de importantes deterioros y alteraciones, el nuevo método analítico detectó signos de biología conservada, en algunos casos, durante cientos de millones de años.
Esta técnica podría resolver una serie de «misterios científicos de la Tierra», incluido el origen de sedimentos negros de 3.500 millones de años de antigüedad encontrados en Australia Occidental. Se trata de unas rocas que han generado un gran debate, porque que algunos investigadores sostienen que son los microbios fósiles más antiguos de la Tierra, mientras que otros afirman que carecen de signos de vida. Y no es un caso aislado, porque en el norte de Canadá, en Sudáfrica y en China existen otras muestras que suscitan debates similares.
La IA, clave
Pero además, este método podría revelar el origen de muestras ya recolectadas por el rover Curiosity de la NASA en Marte, que podrían realizarse utilizando un instrumento analítico a bordo llamado SAM.
Para explicar el papel de la IA en este proceso, Anirudh Prabhu, coautor del estudio, utiliza la idea de separar monedas en función de diferentes atributos (valor monetario, metal, año, peso o radio, por ejemplo). Y luego va más allá para encontrar combinaciones de atributos, con los que se crean grupos más concretos. «Y cuando están involucrados cientos de esos atributos, los algoritmos de IA son invaluables para recopilar la información y crear conocimientos muy matizados», comentó Prabhu.
«Lo que realmente nos sorprendió fue que entrenamos nuestro modelo de aprendizaje automático para predecir solo dos tipos de muestras (bióticas o abióticas), pero el método descubrió tres distintas: abiótica, biótica viva y biótica fósil. En otras palabras, podría distinguir entre muestras biológicas más recientes y muestras fósiles: una hoja o un vegetal recién arrancado, por ejemplo, frente a algo que murió hace mucho tiempo. Este sorprendente hallazgo nos da optimismo de que también podrían distinguirse otros atributos como la vida fotosintética o las eucariotas (células con núcleo)», afirmó Hazen.
«Estos resultados significan que es posible que podamos encontrar una forma de vida de otro planeta, de otra biosfera, incluso si es muy diferente de la vida que conocemos en la Tierra. Y, si encontramos signos de vida en otros lugares, podremos saber si la vida de la Tierra y la de otros planetas tiene un origen común o diferente«, concluyó el experto.
