Conferencia Orígenes 2011, parte 1

Frank Trixler se ofreció a enviarme un par de entradas de blog de una conferencia a la que planeaba asistir, y agradecí la oportunidad de presentar un informe desde la vanguardia de la investigación científica. ¡Espero ver a más científicos que se ofrezcan a compartir sus impresiones de las reuniones profesionales! Trixler lidera un grupo de investigación en superficies Technische Universität y Ludwig-Maximilians-Universität Müal. También dirige un laboratorio de divulgación científica en el Deutsches Museum. Muchas gracias a él por ofrecer su tiempo. –ESL

los Orígenes 2011 La conferencia, que tuvo lugar la semana pasada en Montpellier, Francia, estuvo dedicada a los orígenes de la vida y su aparición en el universo. En este encuentro, científicos de muy diferentes disciplinas, como la planetología, la astronomía, la geología, la química y la biología, se dieron cita para compartir sus ideas. Los participantes se vieron obligados a ampliar sus perspectivas, ya que tuvieron que hacer malabarismos con diferentes argumentos de disciplinas totalmente diferentes.

Aquí hay un ejemplo: un físico en la audiencia comentó la presentación de un orador dando una charla sobre la habitabilidad de los planetas alrededor de las estrellas M. Afirmó que la energía fotónica de una estrella M simplemente no era suficiente para dividir las moléculas de agua, lo cual es necesario para la fotosíntesis oxigénica. El orador respondió que la vida logrará hacerlo, pero los físicos se negaron a aceptar esta posibilidad, debido a la falta de energía. Sin embargo, el orador hizo un buen argumento: incluso los fotones de nuestro Sol que llegan a la superficie de la Tierra no tienen suficiente energía para hacer esto, y sugirió (probablemente teniendo en cuenta el hecho de que la vida usa catálisis): «Pregúntale a la planta , puede hacerlo!»

Como la ciencia se basa en buenas preguntas, quiero comenzar con un montón de ellas. La mejor manera de hacerlo es resumir el panel de discusión del lunes, que abordó el Año Internacional de la Química. Su tema: Perspectivas sobre el origen de la vida. (Moderador: Antonio Lazcano. Ponentes panelistas: Ada Yonath, Gerald Joyce y David Deamer).

Antonio Lazcano había planeado inicialmente que cada uno de los panelistas brindara una explicación de 10 minutos de su punto de vista sobre la investigación sobre el origen de la vida y que luego el panel lo discutiera. Ada Yonath, sin embargo, se sintió algo incómoda con esta perspectiva y sugirió en cambio que hubiera un diálogo completamente abierto con la audiencia, sin monólogos. Todos los panelistas estuvieron de acuerdo y resultó ser una muy buena decisión, ya que surgieron muchas preguntas muy inspiradoras:

¿Había un mundo de ARN puro o un mundo mixto de ARN y proteínas? Gerald Joyce afirmó que no está claro que haya existido alguna vez un mundo de ARN. Pero si lo hubo, surge la pregunta importante: ¿podría haber todavía un mundo de ARN clásico hoy en día en la tierra? Si es así, no se está comunicando con la vida de hoy. La recomendación de Joyce: profundice en lugares que no están en contacto con nuestra biosfera actual.

Otra pregunta se refería a los gradientes de protones que utilizan todas las formas de vida para producir energía. David Deamer afirmó que las membranas de fosfolípidos (que son necesarias para generar estos gradientes) están muy evolucionadas. Surge entonces una pregunta muy grande: ¿Cómo se hizo el gradiente de protones inicial? Antonio Lazcano agregó que aún hoy no tenemos una teoría de cómo pudo haber comenzado la biosíntesis de ATP.

¿Cómo comenzó el acoplamiento de la energía con la información? Deamer afirmó que esta es una de las preguntas más importantes sobre el origen de la investigación de la vida.

¿Puede haber algo debajo del ARN? (es decir, un mundo pre-ARN). Según Joyce: ¡tal vez! Y en su propia opinión: definitivamente!! Agregó que la siguiente es una gran pregunta para los jóvenes científicos: ¿ven alguna evidencia de que existió algo más simple que el ARN? Puede que no sea como el ARN en absoluto, ¿tal vez superficies minerales?

Más adelante en la discusión, Gerald Joyce afirmó que, así como la Tierra resultó no ser el centro del sistema solar y los humanos no fueron el centro del Universo, nuestra biología puede no ser el «centro» de la vida. Por ejemplo, no hay nada especial acerca de las ribozimas excepto que se usan en nosotros. ¿Quizás la biología sintética también podría generar otros?

Como descubrimos durante la sesión de preguntas y respuestas, todos tenían su propio ambiente favorito, fuente de energía, etc. en sus teorías del origen de la vida. Sin embargo, David Deamer sugirió que es increíblemente valioso tener tantas hipótesis alternativas en este campo joven.

Los experimentos complejos para probar hipótesis también son una tarea para la futura exploración espacial. Álvaro Giménez, Director de Ciencia y Exploración Robótica de la ESA, habló sobre los futuros planes de exploración de la ESA durante otro panel de discusión. Señaló que la ESA se esfuerza por conseguir una línea de financiación estable a largo plazo para la exploración europea de Marte. Por supuesto, esto planteó una pregunta inmediata de la audiencia sobre cómo se lograría la financiación de dicho programa, teniendo en cuenta los problemas económicos de algunos estados de Europa. En respuesta, Giménez enfatizó que la ESA aspira a ser un socio sólido y creíble con su propio programa de desarrollo de tecnología y que mantendrá un nivel estable de financiamiento después de ExoMars para nuevas misiones como MSR Orbiter, un módulo de aterrizaje de precisión con un rover de búsqueda de muestras, una misión científica de Mars Network y un retorno de muestra de una luna de Marte. Se seleccionarán dos candidatos en 2012. Otra pregunta de la audiencia se refería a la financiación con respecto a la misión de Ganímedes. Giménez explicó que la Misión Ganímedes se desvincularía económicamente del programa Marte. Sin embargo, la decisión final sobre Ganímedes se tomará en febrero de 2012, después de que EE.UU. instara a la ESA a repensar el programa y considerar la posibilidad de que Europa lo lleve a cabo en solitario.

Asistir a la conferencia es un día laboral de casi 12 horas, repleto de información de muchas charlas e incluso más carteles. Es un trabajo muy desafiante y extremadamente subjetivo seleccionar solo unas pocas contribuciones para un blog. Encontré las siguientes dos contribuciones más fascinantes, debido a su gran potencial para explicar muchas observaciones diferentes con uno o solo unos pocos principios básicos. Finalmente, mi revisión de los parámetros generales de habitabilidad apunta en la dirección opuesta, mostrando cómo podrían existir mundos extremadamente diferentes en comparación con nuestro propio mundo, con base en suposiciones y observaciones científicas razonables.

Addy Pross propuso en su charla un puente conceptual entre la química y la biología al que denomina «Estabilidad Cinética Dinámica» (DKS). DKS describe conceptos clave de la teoría de Darwin como aplicaciones particulares de un concepto químico más amplio: la transición de la materia inanimada en una fase química de evolución hacia la vida simple, y la transición de la vida simple en la fase biológica (descrita por la teoría de la evolución de Darwin) hacia vida compleja Afirma que ambos son, de hecho, sólo una proceso. El aumento de la complejidad siempre es inducido por un impulso hacia más DKS. ¿Entonces que significa eso? El aspecto central de su teoría es la estabilidad. Distinguió entre la estabilidad termodinámica de los sistemas químicos regulares y la estabilidad cinética de los sistemas replicantes. Los sistemas químicos son estables si no reaccionan. Por el contrario, la materia orgánica compleja e inestable también puede alcanzar un alto grado de estabilidad si logran replicarse y replicarse a una velocidad igual o superior a su tasa de descomposición. En este caso, tales sistemas tienen una alta estabilidad cinética. Como consecuencia, la muerte es sólo una reversión al mundo termodinámico. Después de su charla, alguien preguntó si el aumento de complejidad es un proceso determinista. Addy Pross respondió que el papel de la complejidad se refiere a la forma en que ayuda a la replicación. Otra pregunta fue: ¿DKS es muy dependiente del medio ambiente? Pross respondió: las bacterias se replican bien, pero ponen algunos químicos dentro del tubo y mueren. Así que la respuesta: ¡sí!

Volviendo a la planetología: Allesandro Morbidelli presentó un escenario muy coherente que explica la baja masa de Marte, la existencia y diferente composición de los asteroides en el cinturón, la masa y órbita de la Tierra y la gran cantidad de agua en la Tierra. Una de las suposiciones básicas del modelo es que el disco interno de los planetesimales está truncado en 1 UA [Earth’s orbital distance from the Sun] en lugar de extenderse hasta 5 AU. Las simulaciones con un disco truncado a 1 UA explican con éxito la baja masa de Marte. Pero, ¿en qué se basa esa suposición? Los planetas gigantes se formaron primero y las interacciones gravitatorias con el disco de gas hicieron que migraran. Comenzó una migración hacia el interior de Júpiter y una migración hacia el interior ligeramente más rápida de Saturno, pero se detuvo cuando Júpiter y Saturno estaban en su resonancia de movimiento medio mutuo 2: 3, lo que llevó a una inversión de la dirección de su migración. Suponiendo que Júpiter detuvo su migración hacia el interior a 1,5 UA, se produce un disco interior de planetesimales truncado a 1 UA, lo que provoca la baja masa observada de Marte. La migración de Júpiter a través de la zona del cinturón de asteroides eliminó todos los cuerpos, pero la zona se ha repoblado ligeramente con cuerpos del cinturón interior y del cinturón exterior, lo que explica la diferente composición del cinturón de asteroides actual. Los objetos que se movieron desde las regiones exteriores hacia el sistema solar interior. entregó el agua hacia el final de la formación de la Tierra. En un momento posterior, se produjo una reorganización de la estructura del sistema solar después de que el disco de gas desapareciera, lo que condujo al Bombardeo Pesado Tardío según el buen modelo.

La sutil dependencia del resultado de varios parámetros que pueden abarcar un amplio rango de variabilidad plantea algunas implicaciones importantes para la habitabilidad de la Tierra: si Júpiter se hubiera invertido más tarde y, por lo tanto, migrado más cerca del Sol, entonces la Tierra habría terminado siendo tan pequeña como Marte. ; si Júpiter no hubiera migrado hacia afuera nuevamente, entonces la Tierra no habría recibido su gran cantidad de agua de los cuerpos del cinturón exterior. En todos estos casos, lo más probable es que la Tierra no se hubiera convertido en un mundo habitable. Así lo destaca el título de Morbidelli: «vida peligrosa de un planeta habitable».

La charla de Victoria Meadows sobre exoplanetas y habitabilidad tuvo un enfoque muy general: el conjunto de parámetros de habitabilidad de los exoplanetas. Mostró una diapositiva impresionante que resume todos los parámetros conocidos y sus interacciones entre sí que influyen en la habitabilidad de un planeta. La diapositiva estaba repleta de cuadros, incluidos ciertos parámetros y flechas para visualizar sus interdependencias. Esto proporcionó una impresión muy figurativa de la tremenda complejidad: no existe la zona habitable, simplemente determinada por la radiación estelar y la distancia a la estrella (esa es solo la zona habitable de insolación): el problema es extremadamente multidimensional. Por ejemplo, hay que considerar el impacto de las fuerzas de marea (presentación de Rene Heller), campos magnéticos (charla de Mercedes López-Morales) y erupciones estelares (Antígona Segura), especialmente para planetas alrededor de enanas M. Y debe considerar la interacción de estos parámetros que incluso pueden generar resultados contrarios a la intuición. Un buen ejemplo es un comentario hecho por un participante después de la charla de López-Morales. El participante señaló que el alto flujo ultravioleta de las estrellas M cercanas puede ionizar la atmósfera superior de un planeta cercano y posiblemente inducir un campo magnético de protección. Por cierto: las estrellas M han sido objeto de muchas conversaciones. Estas estrellas geniales son un tema candente: la mayoría de las estrellas son estrellas M, y la detección de exoplanetas más pequeños a su alrededor es mucho más fácil. Meadows se refiere a ellos como el «área marginal» de habitabilidad, ya que son numerosos, tienen un bajo flujo de energía y están expuestos a condiciones adversas.

En mi próximo blog cubriré la segunda mitad de la conferencia que se centró en la exploración del sistema solar y la química prebiótica.

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