La astrobiología es una disciplina en la que confluyen varias ciencias que tiene como uno de sus principales objetivos el de entender el proceso por el cual se originó la vida en la Tierra; otro, es el de buscar vida en otros cuerpos. Marte es el principal candidato donde la vida pudo haber surgido, y por ello se han trazado investigaciones para tratar de elucidar si la vida emergió en el Planeta Tierra. En este sentido, la búsqueda de vida implica el ser capaces de reconocerla, además de identificar los rastros que deja. Por ello, se requiere tener una comprensión de lo que ocurre en el único planeta donde se sabe con certeza que la vida existe: la Tierra. Entender los procesos que han permitido la aparición, evolución y diversificación de la vida en nuestro planeta es fundamental, para entender lo que se puede encontrar en otros sitios. Por ello, se han definido las biofirmas, como huellas biológicas, objetos, moléculas y patrones que sólo pueden ser resultado de actividad biológica. En este proyecto se pretende enlazar numerosas disciplinas para poder entender la dinámica de descomposición-preservación de material orgánico (biofirmas químicas) en restos sedimentarios tanto antiguos como extremos, además de entender la relación entre los procesos que se están dando en un contexto general, para lograr la preservación de estructuras (fósiles o estromatolitos) en las zonas de estudio. El ambiente antiguo será utilizado como un ambiente no extremo de referencia, con el fin de analizar cómo pueden preservarse estas moléculas. Por otro lado, los ambientes extremos, como el propuesto aquí (con altas concentraciones salinas), representan elemento clave para la determinación de materia orgánica y biomarcadores en condiciones extremas. Este trabajo pretende contribuir a incrementar el conocimiento en el área de la reconstrucción paleoambiental y la identificación de material orgánico en ambientes extremos y antiguos.

En esta propuesta de investigación se busca a través de una aproximación multidisciplinaria lograr la identificación de biomarcadores químicos en distintos ambientes. La combinación del conocimiento de expertos en varias disciplinas, como la química y sus técnicas analíticas, junto con la paleobiología, la paleontología y la geología y sus herramientas, permitirán tener una visión amplia no sólo para la identificación de biofirmas en los ambientes seleccionados sino en el significado biológico, paleontológico y ambiental. Por ello, se plantea hacer un estudio que partirá de lo general a lo particular. Es decir, en primer lugar se hará una cuidadosa búsqueda de la información disponible, en la literatura, tanto de las zonas de estudio, como de los límites en la detección de biomarcadores y los grupos moleculares. Es importante señalar que los colaboradores ya han realizado trabajo prospectivo en las zonas de estudio. Particularmente, la Dra. Blanca Buitrón del Departamento de Paleontología del Instituto de Geología está trabajando en el estudio de los fósiles de la formación Otlamalacatla, por lo que tener un estudio a nivel molecular de la zona ayudará a conocerla para entender las paleobiología de los organismos que se encuentran en el área. Otro de los colaboradores, es la Dra. Elizabeth Chacón de la Universidad Autónoma de Nuevo León, experta en el estudio de micriobialitas y está familiarizada con el área de Rincón de Parangueo. Una piedra angular de esta propuesta es que se busca identificar los biomarcadores químicos en dos sitios críticos desde el punto de vista Astrobiológico, los ambientes antiguos por un lado y los ambientes extremos por el otro. Las moléculas orgánicas son continuamente degradadas y son recicladas por los organismos. En cuanto un organismo muere, la descomposición del cuerpo comienza por la acción de las bacterias descomponedoras y de los organismos carroñeros. Los nutrientes son liberados e incorporados no sólo a los organismos sino que también se agregan a la materia inorgánica, para posteriormente sufrir intemperismo y una mayor degradación o inmovilización. Conforme el tiempo de depósito aumenta, la descomposición de materia orgánica es mayor y lo que permanece intacto disminuye. Por esta razón los sitios antiguos representan un reto para la determinación de biomarcadores químicos, sean de la naturaleza química que fueren. En el otro caso se pretende estudiar la preservación de moléculas en ambientes extremos, es decir, en sitios donde las constantes fisicoquímicas limitan el desarrollo, crecimiento o incluso, la supervivencia de los organismos. En el caso aquí propuesto, es la alta concentración de sales, lo que limita el desarrollo de ciertos grupos. En nuestra experiencia, se tienen las capacidades para abordar el problema y llevar a cabo los objetivos propuestos y se tendrá como resultado una colección de moléculas que se están preservando en estos ambientes; se logrará, entonces, entender parcialmente el proceso degradación ↔ preservación de la materia orgánica en estos sitios. El interés y potencial tecnológico de los resultados también será discutido. La caracterización de moléculas orgánicas se ha centrado durante muchos años en el estudio de lípidos, y esto es fundamentalmente debido a que son los que mejor se preservan. En esta propuesta se propone cuantificar e identificar además otros grupos de moléculas tales como azúcares y proteínas. Los resultados de esta investigación serán presentados en foros nacionales e internacionales, tales como conferencias y congresos y seminarios de los participantes del proyecto. Además de que serán publicados en revistas de circulación internacional. Una de las partes fundamentales de esta propuesta es la de entender el papel de los minerales en el proceso de descomposición/estabilización de las moléculas orgánicas. No se sabe con certeza cuál es el rol de la fase mineral en la estabilización o potencial descomposición de los compuestos orgánicos, por ello se propone además realizar experimentos que permitan entender las interacciones que se dan entre estos dos elementos: fase orgánica-fracción inorgánica. En estos experimentos se pondrá una superficie mineral, la más abundante en cada zona de estudio, y se realizarán experimentos de adsorción poniendo una molécula orgánica. En seguida se expondrá la muestra a diferentes condiciones fisicoquímicas, tales como campos intensos de radiación (UV, electrones, radiación gama), a altas temperaturas, y a cambios en las concentraciones de iones, y se evaluará la preservación de materia orgánica en las muestras. Estas muestras serán analizadas pre y post-tratamiento por técnicas de miscroscopía y de RX para analizar cambios en las fases. Además, se llevarán a cabo extracciones de la fase orgánica para seguir la descomposición. Con los resultados obtenidos se propondrán modelos que serán resueltos con métodos computacionales, a través de los cuales se analizará, de manera general, el comportamiento del sistema orgánico-mineral a nivel molecular con datos obtenidos experimentalmente. Adicionalmente, se pretende establecer un grupo multidisciplinario en el que la participación de expertos en sus áreas coadyuvará al desarrollo y buen término de la propuesta. En este sentido, se cuenta con la participación de expertos en áreas distintas, desde la química, pasando por la geología hasta la biología de microorganismos y la caracterización molecular con métodos nanotecnológicos. Esta perspectiva multidisciplinaria garantiza que resultados de esta investigación, como puede verse en los curricula de los investigadores que colaborarán en el proyecto.