Astrobiología al Descubierto #1: Armando Azua-Bustos

Armando Azua-Bustos habla sobre el "microbioma oscuro" de Atacama y su importancia en la búsqueda de vida en Marte.

Entrevista de Aubrey Zerkle

Traducción de Celia Blanco

En nuestra primera sesión de preguntas y respuestas para Astrobiología al Descubierto, hablamos con el astrobiólogo Armando Azua-Bustos sobre su reciente artículo “Dark microbiome and extremely low organics in Atacama fossil delta unveil Mars life detection limits”. Armando nos cuenta sobre su infancia en el Desierto de Atacama, por qué cree que alberga ADN de 100 millones de años, y cómo deberíamos (o no deberíamos) buscar vida en Marte. (Esta entrevista ha sido editada por motivos de extensión y claridad).

Por favor, podría decir su nombre y afiliación.

Mi nombre es Armando Azua-Bustos. Soy científico investigador en el Departamento de Planetología y Habitabilidad del Centro de Astrobiología, que se encuentra cerca de Madrid en España.

En su charla TED, dijo que el Desierto de Atacama era el “lugar más marciano de la Tierra”. ¿Podría contarnos qué tiene el Atacama que lo hace tan similar a Marte?

Primero, es un lugar muy seco. El Atacama ha sido un desierto hiperárido durante los últimos 15 millones de años y un lugar árido durante los últimos 150 millones de años. Mucho antes de la extinción de los dinosaurios, el Desierto de Atacama ya era un lugar seco que se volvió progresivamente más seco con el tiempo.

En segundo lugar, debido al cielo despejado del Atacama, lo que entre otras cosas explica su aridez, hay un nivel altísimo de radiación UV. Quizás recuerdes esta escala UV que se utiliza en público para indicar cuándo usar sombrero o protector solar. Va de 1 a 11. Hay lugares en el Atacama que miden niveles de 20 en esa escala. ¡Eso es radiación UV muy alta!

Y en tercer lugar, la mayoría de los suelos en el Atacama son bastante salinos, y parte del Atacama está cubierta de percloratos, que son especies altamente oxidadas que se encuentran en el suelo de Marte. Entonces, la combinación de aridez extrema, alta radiación UV y suelos con percloratos es lo que lo convierte en un buen modelo análogo para Marte. Esto fue propuesto por primera vez por Chris McKay en 2003, y con el tiempo, muchas personas han estudiado el Atacama como un modelo análogo de Marte.

También habló sobre cómo tiene una perspectiva única de este entorno porque nació en el Atacama. ¿Cuánto influyó eso en su decisión de convertirse en astrobiólogo?

Sí, nací y crecí en el Atacama y viví allí casi 20 años, hasta que mi familia se mudó al sur de Chile. Cuando fui a la universidad, estudié enología. Pero rápidamente me aburrí de la industria del vino porque, al menos para mí, no había ningún desafío intelectual. Hacemos vinos más o menos de la misma manera que lo hacían los griegos.

Empecé a aburrirme, así que dejé eso y volví a estudiar. Y aprendí que, para la ciencia, donde estaba viviendo era más interesante que lo que estaba estudiando. Tenía una ventaja distinta, ya que era una actividad regular para mí, mis hermanos y mi familia explorar el Atacama para todo: el telescopio por la noche, las estrellas, buscar oro perdido, ciudades perdidas, fósiles y lo que pudiéramos encontrar. Al irme en el avión, recuerdo haber dicho "Nunca volveré aquí, ¡porque no hay nada que hacer en este páramo!" Pero ahora la vida me ha traído de vuelta. ¡Hay mucho que hacer! En algún momento dije "Bueno, tengo una gran ventaja aquí, conozco muy bien el lugar. Así que vamos a aplicar el recién nacido campo de investigación de la astrobiología para entender este entorno como un análogo de Marte".

Estoy muy interesado en su reciente artículo sobre el “microbioma oscuro” del Atacama. Me gustaría saber cómo se desarrolló este proyecto específico y la ciencia detrás de él. Comencemos con, ¿por qué eligió este sitio en particular?

Este sitio, Piedras Rojas, está muy cerca de la costa, y la costa es rara para el Atacama. El desierto circundante tiene una gran industria minera, desde cobre hasta nitrato, litio, etc. Allí se encuentra la ciudad costera de Antofagasta, que es la ciudad más grande de la zona, donde hay buenos hoteles, restaurantes, un lugar para alojarse, un lugar para comer, un lugar para alquilar un vehículo que adentrarse en el desierto. Y una de las formas de entrar al desierto y salir de la ciudad es a través del área de Piedras Rojas. Durante muchos años, notamos la coloración roja de este sitio, que no se encuentra en otros lugares del Atacama, y nos preguntamos qué explicaba esta coloración roja. Hace unos años, cuando íbamos y veníamos de la ciudad, nos detuvimos en este sitio para tomar muestras. Y descubrimos que los suelos estaban liberando hematita, el mismo óxido de hierro que le da a Marte su color rojo. Esto lo convierte en un entorno interesante, porque es un aspecto de un análogo de Marte que no se ha descrito en ningún otro lugar del Atacama. Ahora tenemos un sitio que es realmente árido, tiene alta radiación UV, tiene un alto porcentaje de sal y tiene hematita.

¿Qué pretendía hacer inicialmente en este sitio?

Primero caracterizamos el sitio desde el punto de vista geológico y mineralógico. Ya estaba descrito como un remanente de un antiguo delta fluvial, donde hay una sucesión de areniscas y lutitas y diferentes tipos de sales, incluida la anhidrita y el yeso. Eso nos dijo que hace más de 100 millones de años, el Atacama ya era un lugar muy seco y que ese delta se formó bajo condiciones áridas. Entonces, tenemos un sitio muy interesante, los restos de un antiguo delta fluvial que se formó bajo condiciones áridas, que también tenía mucha hematita. La pregunta que siguió fue, ¿cuál sería la habitabilidad de tal lugar?

Empezamos con este sitio de la misma manera que he hecho con otros sitios en el Atacama. Usé metodologías dependientes e independientes del cultivo para describir la microbiología del sitio. A través del método dependiente del cultivo, utilizando diferentes medios de crecimiento, se puede ver qué proporción de microorganismos podemos cultivar y aislar del sitio. Otra forma es el método independiente del cultivo, en el que, si tienes suerte, puedes extraer ADN de lo que sea que haya en el suelo y puedes hacer secuenciación del genoma. Utilizo la secuenciación del ADN como una forma de ver cuántos microorganismos hay en este sitio que no pude cultivar, porque no sé de qué se están alimentando, pero al menos sé que están allí.

La sorpresa vino cuando tuvimos todas las secuencias de todos los diferentes tipos de muestras en el sitio. Cuando recopilamos toda la información, casi el 10% de las secuencias eran inidentificables. Esto significa que cuando las comparamos con las bases de datos, que hoy en día están bastante pobladas con secuencias de todo lo que se puede imaginar en la Tierra, las bases de datos no pudieron encontrar nada similar. No podemos identificar ni el orden, ni la familia, ni la subfamilia ni el género; todo lo que podemos decir es que este ADN proviene de un dominio Bacteria. De vez en cuando, he encontrado tales secuencias en otros sitios del Atacama, ¡pero no el 10% de las secuencias! Cuando sumamos el 10% de las secuencias que no podemos identificar con otro 40% de las secuencias que solo podemos identificar a partir de rangos taxonómicos superiores, como orden o dominio, es casi la mitad de las secuencias de las que no podemos determinar su origen.

Esto es interesante porque sabemos que hay muchas especies microbianas que aún no hemos encontrado. No podemos secuenciar su ADN, pero podemos ver sus efectos [en el entorno], por lo que muchas personas han introducido el término “materia oscura” para microbios que aún no hemos descrito. Aquí hemos secuenciado el ADN, sabemos que proviene de microorganismos, pero no sabemos la identidad de esos microorganismos. Por eso propusimos el término “microbioma oscuro” en paralelo al concepto de “materia oscura”. El microbioma oscuro es para microbios de los que tenemos evidencia de ADN, pero no tenemos idea de qué están haciendo allí.    

¿Cuál diría que fue el resultado más emocionante que encontró?

Primero, en el caso del microbioma oscuro, creo que hay dos alternativas que podrían explicar esto. Una es que hay algunos microorganismos actuales y existentes allí que son tan diferentes de cualquier cosa que hayamos descubierto en la Tierra que no podemos identificar qué son. No creo que ese sea el caso. Creo que lo más probable es que el microbioma oscuro sean los restos del ADN [de microbios] que solían vivir en ese sitio cuando se convirtió en fósiles hace 120 millones de años, la edad del sitio. Para mí, tiene sentido que haya secuencias de ADN de algunos microorganismos que no están estrechamente relacionados con nada en la actualidad, debido a la [proximidad al] océano. Y tenemos estos minerales arcillosos como en Marte que tal vez puedan conservar esto.

En segundo lugar, ahora que tenemos un buen modelo del Cráter Jezero, por ejemplo, la siguiente pregunta que me planteé fue: ¿qué van a ver los instrumentos que están en Marte cuando analicen las mismas muestras? Así que probamos esto con 4 instrumentos [idénticos a los que actualmente están en los rovers marcianos] para buscar material orgánico. Envié el mismo conjunto de muestras a cada equipo, y la respuesta fue más o menos la misma: “Eh, Armando, hemos podido encontrar muy poco o nada”. En algunos casos tuvieron que alterar el protocolo, tuvieron que cambiar las condiciones para encontrar algo. Y cada uno de ellos me dijo que la realidad es que lo que hay en Marte es 10 veces menos de lo que tenemos aquí [en nuestras muestras]. Así que si tenemos problemas para detectar algo con nuestros instrumentos aquí, en Marte no veremos nada. Eso también fue muy sorprendente. Y eso es lo que informamos, dijimos que no va a ser fácil detectar ninguna evidencia de vida en Marte porque estamos enviando instrumentos que tienen muchos problemas con un sitio aquí en la Tierra. Podría tener sentido que si puedes traer piezas de Marte de regreso a la Tierra, entonces no tienes que pasar por todos los problemas de transportar equipos cada vez más grandes para encontrar algo.

Como dijo, hizo una cantidad impresionante de trabajo en este sitio, caracterizando la geología, la mineralogía, la microbiología y los orgánicos, lo cual creo que abarca muy bien la naturaleza interdisciplinaria de la astrobiología. ¿Cuál fue el aspecto más desafiante del proyecto?

La parte más desafiante fue la pandemia. Porque fue más o menos en medio de la pandemia cuando comenzamos a enviar muestras a los diferentes equipos involucrados, y en muchos casos no pudieron entrar a los laboratorios, los laboratorios estuvieron cerrados por mucho tiempo. Además, esos instrumentos son tan interesantes que siempre tienen una gran demanda, así que tuve que esperar a que las personas pudieran analizar esas muestras entre muchas otras muestras que tenían que analizar. Habíamos terminado la caracterización del sitio de nuestra parte a mediados de 2020, pero tuvimos que esperar hasta más o menos 2022 para obtener todos los [datos] de los diferentes equipos debido a eso. Covid fue un momento muy interesante para cualquiera que intentara hacer ciencia en condiciones.

Mencionó a todos los diferentes equipos de colaboradores: ¿qué tan importantes son los colaboradores en este tipo de investigación?

La colaboración es fundamental. Aprendí temprano en mi carrera que puedes avanzar más rápido y mejor cuando colaboras en algo. Si necesito hacer electroforesis de ADN o lo que sea en algunas muestras, puedo intentar hacerlo en mi laboratorio. Y tal vez pueda lograr que funcione después de unos meses. Pero ¿por qué reinventar la rueda si puedo contactar a mi colega de al lado o en la próxima ciudad que lo hace de manera regular? Y lo haría mucho mejor de lo que yo lo haría. Este trabajo no habría sido posible sin la colaboración de todos los involucrados, porque cada uno utilizó su experiencia para encontrar todas las cosas increíbles en estas muestras inusuales.

Volviendo a lo que dijo antes, ¿qué cree que significan estos resultados para la búsqueda de vida en Marte?

En el caso de Marte, creo que debemos redefinir nuevamente, primero a un nivel muy básico, qué estamos buscando en particular en Marte. Estamos buscando materia orgánica, esto es típico, ¿verdad? Porque Perseverance tiene SHERLOC, que es capaz de detectar orgánicos por fluorescencia. Y ya hemos detectado orgánicos en Marte. Pero siendo muy estrictos y rigurosos, ¿dirías que eso es evidencia de vida? No puedes, a menos que otro método [pueda] analizar las mismas muestras y tengas algo como una cadena muy larga de carbohidratos o ácidos nucleicos, tal vez entonces tengamos una posible [evidencia].

También habrás leído este artículo que salió la semana pasada en el que detectaron una gran variedad y cantidad de orgánicos en el asteroide Ryugu. ¿Eso te dice que el asteroide Ryugu tiene evidencia de vida? ¡No! Pero tiene muchos orgánicos. Entonces, imaginemos que en un año hemos encontrado muchos orgánicos en Marte, ¿cuenta eso como evidencia de vida? Probablemente sea un gran fragmento de un material como Ryugu que ha caído allí. La discusión que se debe tener ahora, creo, es qué exactamente estamos buscando como evidencia de vida en Marte. Y luego, después de decir qué estamos buscando, bueno, ¿qué vamos a usar para buscar lo que necesitamos encontrar? Esa es la forma en que la ciencia avanza.

También ten en cuenta que si estamos dispuestos a enviar una misión humana a Marte y tal vez incluso una base temporal en Marte en los próximos 30 años, una vez que llevas humanos a Marte, ya no hay forma de proteger el planeta. A menos que pudieras esterilizar a los astronautas en la Tierra para que pudieran estar completamente limpios para enviarlos allí. ¡No habría forma de hacerlo! Así que vamos a contratiempo para poder analizar un entorno prístino antes de que envíen a una persona que lo contamine todo.

En nuestro artículo en Scientific Reports de hace unos años mostramos que en un entorno como el Atacama, el viento es muy eficiente en transportar vida a través del desierto en cuestión de horas. Entonces, si tienes una base humana en Marte, en este lugar donde sabemos que tenemos tormentas de polvo planetarias en todo Marte, ¿cómo evitas que eso contamine tu sitio con bacterias terrestres? No puedes.

¿Crees que enviar un hombre a Marte es una mala idea?

Quiero decir, es una buena idea. Pero no todavía, no hasta que descubramos una forma de entrar y salir lo más limpios posible.

Entonces, ¿qué sigue? ¿Cuáles son los próximos pasos en esta investigación?

En el caso de Red Stone, hay personas interesadas de diferentes instituciones en perforar en ese sitio para comprender mejor lo que sucedió con el tiempo. Con [la perforación], debemos tener en cuenta que solo funciona para una pequeña parte de un sitio muy grande. Cuando caminas desde el punto de origen a través del delta del río, probablemente habrá nuevos hallazgos en cada paso del camino.

En mi caso, estoy interesado en intentar ver qué me están diciendo realmente estas secuencias de ADN. ¿De dónde vienen? ¿Es la biosfera rara o es la biosfera muy antigua? Como dije, creo que es una biosfera muy antigua, pero tengo que ponerme a pensar para ver cómo llegamos a saber cuál es el caso.

¿Hay algo que no haya preguntado y que le gustaría agregar?

También es muy importante para mí intentar proteger el sitio, porque está muy cerca de la ciudad y es muy fácil que se vea afectado por la humanidad que lo rodea. Estoy tratando de convencer a las autoridades locales de que este sitio necesita ser protegido, con acceso controlado para que no pueda entrar cualquiera con sus camiones. Además, deben ver esto como una gran oportunidad de negocio para los lugareños, porque pueden vender el concepto de que aquí mismo tenemos el lugar más marciano de la Tierra. Así que protejamos el sitio, construyamos un bonito café de Marte con vista al sitio, y luego vendamos lo que quieran vender allí. ¡Y hagamos de esto un punto de atracción que no se encuentra en ningún otro lugar de la Tierra!