Aprovechar la quiralidad para detectar vida en otros mundos

Rita de vuelo del helicóptero equipado con el detector de vida - GOOGLE EARTH/UNIVERSIDAD DE BERNA

   MADRID, 18 Jun. (EUROPA PRESS) -

   Una propiedad molecular clave de todos los organismos vivos ha sido detectada desde un helicóptero en vuelo a varios kilómetros de altura, un hito potencial para detectar vida en otros planetas.

   La mano izquierda y la mano derecha son imágenes especulares casi perfectas entre sí. Pero cualquiera que sea la forma en que se retuercen y giran, no se pueden superponer entre sí. Esta es la razón por la que el guante izquierdo simplemente no se ajusta a la mano derecha tan bien como a la izquierda. En ciencia, esta propiedad se conoce como quiralidad.

   Al igual que las manos son quirales, las moléculas también pueden ser quirales. De hecho, la mayoría de las moléculas de las células de los organismos vivos, como el ADN, son quirales. Sin embargo, a diferencia de las manos, que generalmente vienen en pares de izquierda y derecha, las moléculas de la vida ocurren casi exclusivamente en su versión "zurda" o "diestra". Son homoquirales, como dicen los investigadores. Aún no está claro por qué es así. Pero esta homoquiralidad molecular es una propiedad característica de la vida, una denominada firma biológica.

   Como parte del proyecto MERMOZ, un equipo internacional liderado por la Universidad de Berna y el Centro Nacional de Competencia en Investigación NCCR PlanetS, ha logrado detectar esta firma desde una distancia de 2 kilómetros y a una velocidad de 70 kilómetros por hora.

   Jonas Kühn, director del proyecto MERMOZ de la Universidad de Berna y coautor del estudio que se acaba de publicar en la revista Astronomy and Astrophysics, dice: "El avance significativo es que estas mediciones se han realizado en una plataforma que se estaba moviendo, vibrando y que todavía detectamos estas biofirmas en cuestión de segundos".

   "Cuando la luz es reflejada por materia biológica, una parte de las ondas electromagnéticas de la luz viajará en espirales en sentido horario o antihorario. Este fenómeno se llama polarización circular y es causado por la homoquiralidad de la materia biológica. Las espirales de luz similares no son producidas por abióticos no -la naturaleza viva", dice en un comunicado el primer autor del estudio Lucas Patty, investigador postdoctoral de MERMOZ en la Universidad de Berna y miembro de NCCR PlanetS.

   Sin embargo, medir esta polarización circular es un desafío. La señal es bastante débil y normalmente representa menos del uno por ciento de la luz que se refleja. Para medirlo, el equipo desarrolló un dispositivo dedicado llamado espectropolarímetro. Consiste en una cámara equipada con lentes especiales y receptores capaces de separar la polarización circular del resto de la luz.

   Incluso con este elaborado dispositivo, los nuevos resultados habrían sido imposibles hasta hace poco. "Hace solo 4 años, podíamos detectar la señal solo desde una distancia muy cercana, alrededor de 20 cm, y necesitábamos observar el mismo lugar durante varios minutos para hacerlo ", como recuerda Lucas Patty. Pero las actualizaciones al instrumento que él y sus colegas hicieron, permiten una detección mucho más rápida y estable, y la fuerza de la firma en la polarización circular persiste incluso con la distancia Esto hizo que el instrumento fuera apto para las primeras mediciones aéreas de polarización circular.

   Usando este instrumento mejorado, denominado FlyPol, demostraron que en cuestión de segundos de mediciones podían diferenciar entre campos de hierba, bosques y áreas urbanas desde un helicóptero en rápido movimiento. Las mediciones muestran fácilmente materia viva que exhibe las señales de polarización características, mientras que las carreteras, por ejemplo, no muestran ninguna señal de polarización circular significativa. Con la configuración actual, incluso son capaces de detectar señales provenientes de algas en lagos.

   Después de sus exitosas pruebas, los científicos ahora buscan ir aún más lejos. "El siguiente paso que esperamos dar es realizar detecciones similares desde la Estación Espacial Internacional (ISS), mirando hacia la Tierra. Eso nos permitirá evaluar la detectabilidad de firmas biológicas a escala planetaria. Este paso será decisivo para permitir la búsqueda de vida dentro y más allá de nuestro Sistema Solar utilizando la polarización ", dice el investigador principal y coautor de MERMOZ, Brice-Olivier Demory, profesor de astrofísica en la Universidad de Berna y miembro de NCCR PlanetS.

   La observación sensible de estas señales de polarización circular no solo es importante para futuras misiones de detección de vida. Lucas Patty explica: "Debido a que la señal se relaciona directamente con la composición molecular de la vida y, por lo tanto, con su funcionamiento, también puede ofrecer información complementaria valiosa en la teledetección de la Tierra". Por ejemplo, puede proporcionar información sobre deforestación o enfermedades de las plantas. Incluso podría ser posible implementar la polarización circular en el monitoreo de la proliferación de algas tóxicas, de los arrecifes de coral y los efectos de la acidificación en los mismos.