Biologia para Astronomos: del ADN a la Astrobiologia

Seminario de posgrado:
Título: Introducción a la Astrobiología
La Astrobiología es una de las ramas más moderna de la Astrofísica actual, y trata del estudio de
los orígenes, evolución, distribución y futuro de la vida en el Universo. Es una nueva disciplina
científica que auna conceptos básicos sobre Geología, Biología y Astrofísica moderna, ya que
comprende desde el estudio de los orígenes y evolución de la vida primitiva sobre la Tierra, la
adaptabilidad de la vida para acoplarse y evolucionar en nuevos ambientes, la posibilidad de
existencia de vida en otros planetas de estrellas cercanas, así como las posibilidades de vida en
otros planetas y/o satélites del Sistema Solar. Para poder entender la base de la Astrobiología, son
necesarios conceptos básicos de biología, biología molecular, microbiología, química, geoquímica
y geología. Los mismos serán dados en este curso que comenzará con los conceptos básicos para
terminar con los últimos avances en la búsqueda de vida en otros planetas. Por otro lado se
repasarán conceptos básicos sobre la formación planetaria que permitirán al alumno de doctorado
profundizar en el conocimiento de los potenciales mundos que pueden albergar agua y tal vez vida
primitiva en nuestro sistema solar. Con las herramientas básicas de la biología y de la astronomía
introducidas en la primer parte, el alumno de doctorado podrá profundizar en el estudio de
ambientes extremos para la vida, microbios extremofilos, etc y conectar esto con los ambientes
extremos en los mundos de nuestro sistema solar.
Programa analítico
1. Historia de nuestro planeta
-Formación planetaria: sistema estrella-disco, formación de planetas gigantes, los reservorios
cometarios, pequeños cuerpos en general.
-Planeta Tierra
-Eras Geológicas, Rocas y Minerales
-Historia Biogeológica fósiles - dataciones
-Tectónica de Placas y deriva continental
-Snowball y extinciones masivas
2. La Base de la Vida: Introducción a la Química Biológica
-Síntesis de biomoléculas en el espacio interestelar.
-Potencial biogénico de la Tierra primitiva.
-Agua, tesoro de la Tierra.
-Aminoácidos, componentes elementales de las proteínas.
-Lípidos y el origen de las membranas biológicas.
-Azúcares: el esqueleto de los ácidos nucleicos.
-Primeras moléculas portadoras de información: ADN ARN proteinas
3. La energía se organiza: Origen de la Vida
-La sopa primitiva, composición, experimentos y modelos.
-Origen y evolución de los sistemas vivos, evidencias biogeográficas, paleontológica (fósiles) y
anatomía comparada.
-Origen del metabolismo
-Evolución celular
-Evolución y selección natural
4. Microbios, esos ancestros invisibles
-Estromatolitos: preparando el planeta para la vida aeróbica
-Estromatolitos Modernos: generalidades, ecosistemas de estromatolitos modernos en los lagos
alcalinos, hipersalinos y a altitudes altas en la puna argentina. Litificación microbiana en
estromatolitos marinos y esteras hipersalinas.
- El estudio de ambientes extremos para la vida. Microbios Extremofilos: barofilos, psicrofilos,
halófilos, acidofilos,etc. Colección de extremófilos en los lagos de los Andes, ambientes pristinos
con microorganismos con tolerancia a la radiación UV, bacterias resistentes.
-Ambientes extremos en la Tierra:
Rio tinto, Puna, Fosas Submarinas, Estratosfera,Espacio exterior
-Teoría de la Panspermia: transferencia interplanetaria de la vida.
-Parámetros para la búsqueda de vida extraterrestre.
-La diversidad de la vida bacteriana como referencia para la vida extraterrestre. Vida alternativa:
La Bacteria que reemplaza fósforo por arsénico, el arsénico en la evolución de la Tierra y los
ecosistemas extraterrestres.
5. Agua y vida extraterrestre.
-La búsqueda de vida en el Sistema Solar y más allá del Sistema Solar, exoplanetas.
-Marte: evidencia de vida en el pasado. Los meteoritos marcianos. Escenarios para la evolución de
la vida en Marte.
-Agua en los satélites congelados de los planetas gigantes (Titán, Europa, etc), cometas y objetos
transneptunianos. Estudios de habitats potenciales.
-El origen del agua en la Tierra.
-Los cometas, descripción general, movimiento, reservorios, transporte de agua a la Tierra,
supervivencia.
Período y horas de clase:
Se prevee el dictado del seminario durante el primer cuatrimestre. Horas efectivas de clase: 72 hs.
Plantel docente:
Dra. María Eugenia Farías, Dr. Daniel Poire, Dra. Romina P. Di Sisto
Mecanismo de evaluación:
80% de asistencia, presentaciones sobre temas especiales y elaboración de una monografía sobre
un tema especial.
Propuesta de cuatro profesores para integrar la mesa examinadora:
Dra. María Eugenia Farias, Dr. Daniel Poire, Dra. Romina P. Di Sisto, Dr. Adrián Brunini.
Bibliografía:
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Microbial Biodiversity Oladele Ogunseitan ED Blackwell 2005.
Biología Molecular del Gen Ed Panamerica Watson et al 2006.
Extremophiles Edited by Fred Rainey and Aharon Oren Academic Press 2006.
Origin of Life: Chemical Approach, Piet Herdewijn & M. Volkan Kisakürek (eds.): Zürich:
VCHA & Weinheim: Wiley-VCH, 2008.
Lehninger Principles of Biochemistry & eBook by Albert Lehninger, David L. Nelson, and
Michael M. Cox 2008.
Astrobiología: Un Puente Entre El Big Bang y La Vida.De Luque, Bartolo y Ballesteros,
Fernando y Márquez, María Ed Plaza 2009.
Environmental Microbiology. Eugene L. Madsen Ed Blackwell Publishing 2008.
Margulis L Sagan D. 2002 Acquiring genomes: a theory of the origins of species NY Basi
Books.
Cavicchioli, R. 2002. Extremophiles and the search for extraterrestrial life. Astrobiology 4:
281-292.
Christophe Dupraz and Pieter T. Visscher. 2005.Microbial lithification in marine stromatolites
and hypersaline mats. Trends in Microbiology Vol 13, Issue 9, September, Pages 429-438.
Anders E. 1996. Evaluating evidence for past life on mars. Science 247: 90-94.
Borg LE Cunnelly, L.E., Nyquist L.E. 1999. The age of carbonates in marcian meteor
ALH84001. Science 286: 1033-1036.
Nisbet EG, Sleep NH 2001. The habit and nature of early life. Nature 409: 1083-1091.
DiGiub, M. 2003. The universal ancestor and the ancestor of bacteria were hyperthermophiles.
J. Molec. Evol. 57: 721-730.
Woese, C. 1998. The universal ancestor. PNAS 95: 6854-6859.
Wolfe-Simon, Felisa, Paul C.W Davies, and Ariel D. Anbar (2009). "Did Nature Also Choose
Arsenic?". International Journal of Astrobiology 8 (2): 69–74.
Felisa Wolfe-Simon et al. (2010-12-02). "A Bacterium That Can Grow by Using Arsenic
Instead of Phosphorus". Science. doi:10.1126/science.1197258. PMID 21127214
R.S. Oremland, C.W. Saltikov, F. Wolfe-Simon, and J.F. Stolz (2009). Arsenic in the evolution
of Earth and extraterrestrial ecosystems. Geomicrobiology Journal. 26: 522 – 536.
Giles M. Marion, Christian H. Fritsen, Hajo Eicken, Meredith C. Payne. The search for life on
Europa: limiting environmental factors, potential habitats, and Earth analogues Astrobiology
3(4): 785-811. 2003.
Benner, S. A., Ricardo, A., Carrigan, M. A. (2004) Is there a common chemical model for life
in the universe? Curr. Opinion Chem. Biol. 8, 672-689.
Schulze-Makuch, D.; Irwin, L.; Lipps, J. H.; LeMone, D.; Dohm, J. M.; Fairén, A. G. (2005).
Scenarios for the evolution of life on Mars. Journal of Geophysical Research, 110, E12S23, 12.
Farias, M.E., Poire, D.G., Arroiu, J., Albarracin, V.H. 2011. Modern stromatolite ecosystems at
alkaline and hipersalyne high-altitude lakes at the argentinean puna En Stromatolites Joseph
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
Seckbach and Vinod Tewari (Eds). Book series: “Cellular Origins, Life in Extreme Habitats
and Astrobiology” (COLE), published by Springer. Series Ed.: Seckbach, Joseph - ISSN: 15660400.
Omar F. Ordoñez, Dib Julián R Flores, María R., and Maria E. Farías 2009 "Extremophile
culture collection from Andean Lakes. Extreme pristine environments that host a wide
diversity of microorganisms with tolerance to UV radiation" Microbial Ecology 58(3):461-73.
Farias, Maria E., V. Fernandez-Zennof, R. Flores, O. Ordoñez, C. Estevez. 2009. Impact of
Solar Radiation on Bacterioplankton in Laguna Vilama, an Hypersaline Andean Saline Lake
(4,650 m) J. Geophys. Res.-Biogeosciences, Special Issue on the High Lakes Project and Other
High Altitude Lakes 114:4-8.
Flores M. R., O. F. Ordoñez and M. E. Farías. 2009 Isolation of UV-B resistant bacteria from
two Andean wetlands (4,400 m) with saline and hypersaline conditions. J. Applied and General
Microbiology 55-447-458.
Di Sisto R. P. and A. Brunini. 2007, The origin and distribution of the Centaur population.
Icarus, 190, 224.
Fernández, J. A., 2005, “Comets. Nature, Dynamics, Origin, and their Cosmogonical
Relevance”. Astrophysics and Space Science Library, Springer.
Jewitt, D. C. and Luu, J. X. 2000. Physical Nature of the Kuiper Belt. In Protostars and
planets IV (V. Mannings, A.P. Boss and S.S. Russell Eds.) pp. 1201-1229. Univ. of Arizona
Press. Tucson.
Safronov, V.S., 1969. Evolution of the Protoplanetary Cloud and Formation of the Earth and
Planets. Nauka, Moscow. 1972.
Weissman, P.R. 1986. Are cometary nuclei primordial rubble piles? Nature, 320, 242-244.
Thomas, Paul J.; Hicks, Roland Dean; Chyba, Christopher F.; McKay, Christopher P.
“Comets and the Origin and Evolution of Life” Advances in Astrobiology and Biogeophysics.
ISBN 3-540-33086-0. Springer, 2006
The Saturn system's icy satellites: New results from Cassini Lopes, R. M. C.; Buratti, B. J.;
Hendrix, A. R. Icarus, 193, Issue 2, p. 305-308. 2008.
An Estimate of the Chemical Composition of Titan's Lakes. Cordier, D.; Mousis, O.; Lunine, J.
I.; Lavvas, P.; Vuitton,V..The Astrophysical Journal Letters, 707, Issue 2, pp. L128-L131,
2009.
Raulin,.F. Planetary science: Organic lakes on Titan. Nature, 454, Issue 7204, pp. 587-589
2008.
Lopes, R. M. C.; Mitchell, K. L.; Wall, S. D.; Mitri, G. et al. The Lakes and Seas of Titan. Eos,
Transactions American Geophysical Union, Volume 88, Issue 51, p. 569-570. 2007.
Hand, K. P. Is there life on Europa? Nature, 457,I 7228, 384-385. 2009.
Hanslmeier, A. “Water in the Universe”. Astrophysics and Space Science Library, Vol. 368.
Berlin: Springer, 2011.