Por estos días se han comenzado a escuchar algunas novedades de la nave espacial Dawn, de la NASA. Pero, ¿de qué se trata esta misión? En esta nota les contamos un poco más al respecto.
Dawn es una sonda espacial gestionada por el Jet Propulsion Laboratory de la NASA en 2007 con el objetivo de estudiar dos de los objetos más grandes del cinturón de asteroides (que es un cinturón… de asteroides… ubicado entre Marte y Júpiter). El primero de estos objetos es el «proto-planeta» Vesta, y el segundo es el planeta enano Ceres.
Vesta, imagen tomada el 18 de julio de 2011, a 10,500 km de distancia.Ya el 16 de julio de 2011 visitó Vesta, siendo la primera nave en realizar esta hazaña, y completó una misión de reconocimiento que duró 14 meses, hasta fines de 2012.
La sonda se encuentra actualmente en camino a Ceres, debiese llegar el 6 de Marzo de 2015 (lo que explica que últimamente se estén viendo más imágenes y noticias al respecto). También será la primera nave en visitar este cuerpo del Sistema Solar, y la primera en orbitar dos cuerpos «extraterrestres» distintos.
Durante su paso por Vesta, Dawn tuvo la oportunidad de estudiar un cuerpo único en su tipo. Según los científicos de la NASA, Vesta sería el único ejemplar restante de los planetoides que se unieron para dar origen a los planetas rocosos de nuestro Sistema Solar en sus comienzos. La sonda pudo estimar el tamaño de su núcleo rico en metales, descubrió extrañas manchas oscuras en su superficie, generadas por impactos de asteroides, barrancos que se cree fueron el resultado de la erosión producida por un flujo de agua líquida, entre otros.
En cuanto a Ceres, también se tienen resultados interesantes aunque aún la sonda no ha terminado su trayecto. El telescopio Herschel confirmó que este planeta enano, menos denso que Vesta, tiene presencia de vapor de agua en su delgada atmósfera. Se cree que es un cuerpo de hielo, similar en cierto sentido a los planetas del Sistema Solar externo.
La última novedad respecto a Dawn y Ceres es esta imagen que fue tomada el 13 de enero de 2015 a una distancia de 383,000 kilómetros. Hasta ahora las mejores imágenes que teníamos de Ceres habían sido tomadas por el Telescopio Espacial Hubble. En las próximas semanas, a medida que Dawn se aproxima a su destino, esperamos nuevas y mejores imágenes.
Esperamos tener mucha más ciencia y buenas noticias de esta sonda. Todas las imágenes fueron cordialmente usurpadas del sitio de Dawn (cortesía de JPL, NASA).
Hoy en mi ocio nocturno en el telescopio, decidí terminar de escribir una nota que tenía a medias desde el 2014. En esos tiempos, vi un anime llamado Knights of Sidonia, que se sitúa en un futuro donde los humanos han abandonado la Tierra luego de que esta fuera destruida por unos monstruos alienígenas llamados Gauna. Los sobrevivientes viajan a bordo de naves espaciales masivas creadas a partir de los restos del planeta. Una de estas naves es Sidonia, que ha desarrollado su propia cultura basada en la de Japón, y donde la clonación humana, la reproducción asexuada y la ingeniería humana como los híbridos humano/animal y la fotosíntesis humana son triviales (descripción cortesía de Wikipedia).
Precisamente el tema de la fotosíntesis humana fue lo que más llamó mi atención. Los personajes se encuentran en una situación de sobrevivencia en la que no les viene nada de mal el hecho de controlar el consumo de provisiones en base a otros métodos de generación de energía, como la fotosíntesis. Este proceso hace que reduzcan sus comidas a solo una ración semanal y el resto del tiempo, «toman sol». Pero, ¿es realmente posible llegar a esto? ¿Podríamos en un futuro usar estos métodos para largos viajes espaciales?
¿Qué es la fotosíntesis?
Esquema ultra sencillo de la fotosíntesis.Primero introduzcamos el tema de la fotosíntesis (hola de nuevo, Wikipedia). Este proceso es la conversión de materia inorgánica en materia orgánica gracias a la energía que aporta la luz . Es decir, transformaremos la energía lumínica en energía química estable.
Los orgánulos citoplasmáticos encargados de realizar la fotosíntesis se llaman cloroplastos (de color verde gracias a la presencia de la clorofila). En su interior hay diversos componentes, entre los que destacan las enzimas encargadas de la transformación del dióxido de carbono () en materia orgánica.
Es importante que recordemos que la vida en nuestro planeta se mantiene principalmente gracias al proceso de fotosíntesis que realizan las algas en el medio acuático, y las plantas en el medio terrestre. La materia orgánica que sintetizan a partir de la luz y la materia inorgánica es imprescindible para la constitución de los seres vivos.
¿Es la fotosíntesis solo para las plantas?
Como regla general, los animales no podemos hacer fotosíntesis, pero todas las reglas tienen excepciones. Este artículo de la BBC nos da algunos ejemplos de animales que han sabido aprovechar este mecanismo propio de las plantas. El primero es el pulgón de guisante (Acyrthosiphon pisum), el enemigo de los agricultores, pero un gran amigo de los genetistas.
Alain Robichon, del Instituto Sophia Agrobiotech en Francia, y sus colaboradores, reportaron que este pulgón utiliza un pigmento llamado carotenoide para «cosechar» la energía del Sol y fabricar ATP, una molécula que almacena energía química. Este insecto es uno de los pocos animales que pueden fabricar este pigmento por sí mismos, usando genes robados de los hongos. Los pulgones verdes (con muchos carotenoides) producen más ATP que los blancos (casi sin carotenoides), y los naranjos (con niveles intermedios) fabrican más ATP a la luz del sol que en la oscuridad.
Otro insecto, la avispa oriental, podría realizar un mecanismo similar, pero usando un pigmento llamado «xanthopterin» (ni idea la traducción >.<) para convertir la luz en energía eléctrica. Ambos insectos podrían usar esta habilidad como método de respaldo, cuando las provisiones bajan o la demanda es alta. Pero ambos son controversiales, debido al poco conocimiento sobre los detalles de este proceso. Y de todos modos, ninguno de estos métodos es realmente fotosíntesis, la cual incluye transformación de CO2 en azúcares y otros componentes.
Pero ahora viene lo bueno… Existen animales que pueden hacer fotosíntesis en todo su maravilloso esplendor, y lo hacen como trabajo en equipo. Los corales son el clásico ejemplo. Los corales son una colección de cientos de miles de animales que se asemejan a las anémonas, que viven en arrecifes. Dependen de unas algas microscópicas llamadas «dinoflagellates» que viven en unos compartimentos especiales al interior de sus células. Estos residentes, o endosimbiontes, pueden hacer fotosíntesis y proveen al coral con nutrientes. Algunas anémonas, almejas, esponjas y gusanos también tienen endosimbiontes capaces de realizar fotosíntesis.
Un caso aun más interesante es el de la salamandra moteada. Sus patitas teñidas de verde están llenas de algas, que invaden las células de los embriones, convirtiéndolos en animales de «alimentación solar». Estas algas mueren a medida que las salamandras se convierten en adultas (porque la adultez lo arruina todo), pero no sin haberles otorgado una valiosa fuente de energía durante su juventud.
Otro método para hacerse simbiontes es ROBAR sus pequeñas fábricas de energía. Como mencionamos antes, en las células de las plantas, la fotosíntesis se lleva a cabo en los cloroplastos. Entonces, ¿para qué hacer trabajo en equipo con un simbionte si podemos robarle sus cloroplastos?
Un grupo de animales (vándalos, crimen organizado) realiza este método. Las babosas de mar Elysia, roban los cloroplastos de las algas y los usan por sí mismas, lo que les permite «vivir como plantas». Esta asociación es vital para la babosa y no puede llegar a la adultez sin ella,, sin embargo, aun no se sabe con claridad cómo las babosas mantienen y usan sus cloroplastos. Este método no funciona así como así, muchas de las proteínas que usan los cloroplastos están codificadas con el genoma de la célula anfitriona. La babosa tiene al menos un gen de alga.
¿Y en los humanos?
Después de esta hermosa charla sobre animales, usted me dirá: ¿Y los humanos qué?
Chris Howe de la Universidad de Cambridge dice «Si uno quisiera formar un vínculo entre un cloroplasto y un anfitrión animal, se necesitaría mucha maquinaria extra. Uno tendría que poner todos esos genes en el genoma del anfitrión.» Y con cientos de estos genes, convertir una célula humana en un hogar compatible para los cloroplastos implicaría una ingeniería genética muy avanzada.
Pero supongamos por un minuto que logramos hacer esto. ¿Funcionaría? Probablemente no. La fotosíntesis es una habilidad inútil si no podemos exponernos al Sol lo máximo posible. Esto requiere una gran área de tejido capaz de fotosintetizar, como las hojas en las plantas. En el caso de la Elysia, siendo plana y verde, es como una hoja viviente, además de ser traslúcida, lo que permite que la luz pase a través de sus tejidos hasta los cloroplastos.
Lamentablemente, los humanos somos «columnas opacas», así que aun si nuestra piel estuviese llena de cloroplastos, solo podrían fabricar una fracción de los nutrientes que necesitamos para sobrevivir (como en la serie). Así que a menos que queramos convertirnos en árboles (Groot?), al parecer esto de la fotosíntesis no es para nosotros, al menos no para cubrir todos los nutrientes que necesitamos y no hasta que la ingeniería genética esté super muy mucho avanzada.