Saltar al contenido

Las cianobacterias: un pequeño paso para colonizar Marte

cianobacterias

¿Colonizar Marte es una utopía o podría ser una realidad? ¿Podrían las cianobacterias, unas bacterias fotosintéticas, ser la clave para conseguirlo?

Lejos queda ya la famosa frase “Un pequeño paso para el hombre, un gran salto para la humanidad” que Neil Armstrong pronunció en 1969 cuando la misión Apolo 11 logró que los primeros hombres caminasen por la superficie lunar. No obstante, la ambición del ser humano por superarse en cuanto a hitos espaciales se refiere parece no tener límite y, más de 50 años después de visitar la Luna, nuestro deseo de poner el pie en otros cuerpos celestes sigue vivo.

Actualmente, el objetivo principal es no solo visitar, sino colonizar Marte y, aunque todavía no de forma literal, ya hemos dado los primeros pasos. Desde 2012, la misión Curiosity, haciendo honor a su nombre, trata de satisfacer nuestra curiosidad acerca de si las condiciones del planeta rojo podrían permitir la vida humana. Además, Elon Musk ha afirmado que a finales de esta década enviará la primera misión tripulada a Marte y en 2040 ya será posible ir de vacaciones a nuestro planeta vecino pero, ¿hemos pensado qué necesitaríamos para poder vivir en Marte?

Agua, oxígeno y alimentos: la tríada necesaria para nuestra supervivencia

En líneas generales, los recursos necesarios para la vida humana se pueden resumir en tres: agua, oxígeno y alimentos. Garantizar el suministro de agua en otros planetas es factible, pues desde hace años los astronautas de la Estación Espacial Internacional disponen de sistemas que permiten reutilizar cada gota de este líquido. De esta manera, los tripulantes pueden permanecer largos periodos en órbita sin que sea necesario transportar grandes cantidades de agua.

No obstante, asegurar el suministro de oxígeno y alimentos resulta más complicado ya que ambos son recursos que, una vez consumidos, no pueden ser reutilizados, de modo que sería necesario aportarlos continuamente desde nuestro planeta. Por ello, si queremos poder pasar largos períodos en Marte, uno de los objetivos principales es encontrar una forma de producir oxígeno y alimentos en este planeta, para así reducir la necesidad de suministrarlos desde la Tierra.

Para solucionar este problema no se necesita desarrollar sofisticados sistemas que permitan obtenerlos. La naturaleza ya se ha tomado esa molestia y ha creado un proceso, la fotosíntesis, que permite matar dos pájaros de un tiro, pues genera simultáneamente oxígeno y nutrientes.

Si hacemos memoria de las clases de biología de secundaria, recordaremos que la fotosíntesis es un conjunto de reacciones químicas por el cual las plantas, gracias a la energía proporcionada por la luz solar, son capaces de producir nutrientes a partir de dióxido de carbono y agua, liberando oxígeno en el proceso. De esta manera, por un lado se genera el oxígeno que consumimos al respirar y que nos permite llevar a cabo nuestros procesos celulares, y por otro los nutrientes, los cuales bien consumimos directamente en forma de frutas, verduras o cereales o bien sirven de alimento a otros organismos de los que nos alimentamos, como la carne o el pescado.

Representación esquemática de la fotosíntesis, un proceso por el cual, gracias a la energía lumínica, se produce materia orgánica a partir de dióxido de carbono (CO2) y agua (H2O), desprendiendo oxígeno (O2) en el proceso. Fuente: elaboración propia

Como la Tierra, Marte también recibe luz solar, aunque sea en menor intensidad, y gracias a ella parece sencillo garantizar el suministro de alimentos y oxígeno empleando grandes instalaciones agrícolas. Sin embargo, a día de hoy esto no es posible, pues el suelo de Marte no tiene las condiciones adecuadas para el crecimiento de organismos vegetales. No obstante, existe una solución que quizá pueda pasar desapercibida por no ser visible al ojo humano. Se trata de un microorganismo que tiene unas pocas micras de tamaño (unas 1000 veces más pequeño que la punta de un alfiler) y que recibe el nombre de cianobacteria.

Imagen de microscopía de la cianobacteria Anabaena sp. PCC 7120. Fuente: elaboración propia

Las cianobacterias: unas plantas en miniatura con mucho que ofrecer

Las cianobacterias son un tipo de bacterias que, al igual que las plantas, son capaces de llevar a cabo la fotosíntesis. Estos microorganismos se caracterizan por presentar un color verde que recuerda mucho al de los vegetales, y que se debe a que ambos seres vivos contienen el mismo pigmento, la clorofila, que les permite captar la luz del sol necesaria para llevar a cabo la fotosíntesis.

Modelo de la estructura química de la molécula de clorofila, pigmento responsable de la captación de la luz necesaria para la fotosíntesis. Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chlorophyll-a-3D-spacefill.png

En nuestro planeta, las cianobacterias pueden crecer en una gran diversidad de ambientes, desde climas polares o desérticos hasta hábitats marinos o fluviales, pasando por rocas, suelos o fuentes hidrotermales y son capaces de tolerar muchos estreses como déficit de nutrientes o alta salinidad. Son, para que nos entendamos, como miembros de las fuerzas especiales, capaces de sobrevivir en las condiciones más hostiles y de adaptarse a cualquier ambiente, lo que las convierte en unos candidatos idóneos para sustentar la vida en el planeta rojo. Además de su capacidad fotosintética y sus habilidades de supervivencia, algunas especies de cianobacterias son capaces de utilizar también el nitrógeno atmosférico para sintetizar compuestos nitrogenados gracias a un proceso denominado fijación de nitrógeno.

Por si fuera poco, se trata de organismos con numerosas aplicaciones biotecnológicas, pues se pueden utilizar para producir biomasa y biocombustibles como el hidrógeno y para la síntesis de antibióticos, fármacos o suplementos alimenticios. Por todo esto, los cultivos de cianobacterias parecen una opción ideal para servir como soporte vital de seres humanos y otras formas de vida en otros planetas, ya que producen oxígeno a través de la fotosíntesis y son capaces de utilizar el carbono y el nitrógeno presentes en el CO2 y el N2 atmosféricos para generar biomasa y nutrientes. De hecho, estudios recientes sugieren que efectivamente las cianobacterias parecen ser buenas candidatas para ser los primeros habitantes de otros planetas.

Anabaena sp. PCC 7938: ¿una cianobacteria con espíritu de astronauta?

Investigadores de la Universidad de Bremen y el Centro de Tecnología Espacial Aplicada y Microgravedad (ZARM) han identificado una cepa de cianobacterias que parece ser una buena candidata para iniciar la colonización de Marte. Su nombre es Anabaena sp. PCC 7938 y se ha descrito que es capaz de crecer en condiciones similares a las del planeta rojo y con los nutrientes presentes en el regolito marciano, que es el nombre que recibe el polvo que cubre la superficie de Marte.

Empleando unos biorreactores denominados Atmos que permiten simular el ambiente del planeta de destino, los autores del estudio cultivaron esta cianobacteria durante 10 días en una atmósfera con una composición en carbono y oxígeno y una presión similares a las de Marte. Además, demostraron que estas bacterias podían proliferar en un medio de cultivo que simula la composición del regolito marciano, evidenciando así que este organismo era capaz de crecer en las condiciones de este planeta.

Fotobiorreactores empleados para el cultivo de cianobacterias a gran escala. Fuente: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tubular_Photobioreactors.jpg

Por otra parte, se demostró que las cianobacterias crecidas en estas condiciones eran un sustrato adecuado para el desarrollo de otras formas de vida. En concreto, la biomasa seca de Anabaena sp. PCC 7938 mostró ser un buen sustrato para el crecimiento de la bacteria Escherichia coli, un organismo estrella para los científicos por sus numerosas aplicaciones biotecnológicas. Este descubrimiento puso de manifiesto que las cianobacterias también podían generar nutrientes como azúcares o aminoácidos y permitir así el crecimiento de otros organismos. Además, se demostró que esta biomasa seca también podía sustentar el crecimiento de lentejas de agua, una planta de gran interés por ser comestible y crecer a gran velocidad.

Se concluyó por tanto que esta cianobacteria podría usar los gases disponibles en la atmósfera de Marte como fuente de carbono y nitrógeno junto con los nutrientes presentes en el suelo marciano para generar biomasa, que podría utilizarse tanto para el sustento de otras formas de vida como para la producción de biocombustibles y la obtención de otros metabolitos de interés.

Conclusión

En definitiva, las cianobacterias, y en concreto la estirpe Anabaena sp. PCC 7938, se postulan como buenas candidatas para establecer sistemas de cultivo en el planeta rojo que permitan sustentar el desarrollo de otras formas de vida. Su actividad fotosintética unida a su capacidad de crecer en condiciones similares a las de Marte y de servir como sustrato para el crecimiento de otros organismos hace que tengan las características necesarias para ser la base de futuros ecosistemas en otros planetas.

No obstante, aunque este estudio supone un avance prometedor y sin duda es una importante contribución, todavía queda mucho camino por recorrer. Los autores afirman que el trabajo es solo una prueba de concepto y que son necesarios más estudios que, por ejemplo, permitan determinar la combinación idónea de presión, dióxido de carbono y nitrógeno, así como averiguar si este sistema de cultivo sería eficiente a largo plazo o si existen otros géneros de cianobacterias más apropiados para el crecimiento fuera de la Tierra.

Tal vez estos descubrimientos sean todavía solo un pequeño paso para la colonización de Marte, pero quizá llegue un día en que este pequeño paso, al igual que el de Neil Armstrong, se convierta en un gran salto que nos permita a colonizar otros planetas.

Artículo editado por Carmen Escudero

Bibliografía

Ramalho Tiago, P., Chopin, G., Pérez-Carrascal Olga, M., Tromas, N., and Verseux, C. (2022) Selection of Anabaena sp. PCC 7938 as a Cyanobacterium Model for Biological ISRU on Mars. Applied and Environmental Microbiology 88: e00594-00522.

Ramalho, T.P., Chopin, G., Salman, L., Baumgartner, V., Heinicke, C., and Verseux, C. (2022) On the growth dynamics of the cyanobacterium Anabaena sp. PCC 7938 in Martian regolith. npj Microgravity 8: 43.

Verseux, C., Baqué, M., Lehto, K., de Vera, J.-P.P., Rothschild, L.J., and Billi, D. (2016) Sustainable life support on Mars – the potential roles of cyanobacteria. International Journal of Astrobiology 15: 65-92.

Verseux, C., Heinicke, C., Ramalho, T.P., Determann, J., Duckhorn, M., Smagin, M., and Avila, M. (2021) A Low-Pressure, N2/CO2 Atmosphere Is Suitable for Cyanobacterium-Based Life-Support Systems on Mars. Frontiers in Microbiology 12: 611798.

nv-author-image

Jorge Guío Martínez

Biotecnólogo y biólogo molecular investigando mecanismos de regulación génica en cianobacterias || "Sic parvis magna (La grandeza nace de pequeños comienzos)" - Sir Francis Drake

2 comentarios en «Las cianobacterias: un pequeño paso para colonizar Marte»

  1. Estimado Jorge:
    Gracias por tu explicación tan clara para los no expertos en tu tema de investigación. Ya veo por qué pueden resultar tan atractivos estos seres que nos permiten imaginar la habitabilidad en Marte.

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

WhatsApp
Twitter
Facebook
LinkedIn
Telegram

Solicita tu admisión:

Esta web utiliza cookies para garantizar la mejor experiencia del usuario.