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Summary (Mar 31, 2003): Para aquellos que estén interesados en la vida primigenia en la Tierra, los estromatolitos se cuentan entre las formas de vida más intrigantes de cuantas se conocen. Hace miles de millones de años, pudieron ser las formas de vida dominantes en el planeta. Algunos científicos especulan que, quizás, organismos similares pudieron una vez pulular por Marte.-
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Traductor : Michael Artime
Publicado :2003-04-03
Temas :VIDA,GEOLOGIA,
Artículo original en inglés
Compresión de Ficheros: ¿Una nueva Herramienta para Detectar Vida?
2003-03-31
Por: Henry Bortman
Para aquellos que estén interesados en la vida primigenia en la Tierra, los estromatolitos se cuentan entre las formas de vida más intrigantes de cuantas se conocen. Hace miles de millones de años, pudieron ser las formas de vida dominantes en el planeta. Algunos científicos especulan que, quizás, organismos similares pudieron una vez pulular por Marte.-
Estrictamente hablando, los estromatolitos no son organismos, sino más bien estructuras compuestas por colonias de microorganismos, la primera gran maravilla del mundo antiguo. Hasta hace unos pocos años, siempre que los geobiólogos encontraban una roca antigua que se parecía a un estromatolito fosilizado, asumían que, en efecto, se trataba de un estromatolito. Pero en 1996, John Grotzinger del MIT publicó un documento en la revista Nature en el que demostraba que estructuras parecidas a los estromatolitos podrían formarse a través de un sencillo proceso químico, sin la ayuda de los microorganismos.
De modo qué ¿como podemos separar el trigo de la paja, los verdaderos estromatolitos de las imitaciones?
Un método consiste en examinar la roca sospechosa con un microscopio, buscando evidencias visuales de microorganismos. Pero como han descubierto los investigadores que estudian las antiguas rocas terrestres ? y un famoso meteorito marciano ? no es tan fácil decir, simplemente mediante la observación de su forma, si una mancha en una roca tuvo, o no, vida alguna vez.
Debido a sus característicos estratos, los estromatolitos son muy practicas a este propósito, porque aunque se formaron por la acción de microorganismos, son visibles al ojo humano. De modo que si existiese una forma sencilla de distinguir los estromatolitos biológicas de las estructuras con estratos no biológicos que se parecen a estas, no solo nos ayudaría a entender la evolución de la vida primigenia en la tierra, sino que también se convertiría en una herramienta muy útil para detectar evidencias de antigua vida marciana, ya que las cámaras de un rover son capaces de detectarlos fácilmente.
Frank Corsetti, que actualmente está en el Departmento de Ciencias de la Tierra de la Universidad de California del Sur (USC), y Michael Storrie-Lombardi del JPL, creen que pueden haber descubierto el modo. Su acercamiento es la simplicidad en persona: Crear una imagen digital de la roca, y después comprimir el archivo de la imagen. Cuanto más se reduzca la imagen, mayor probabilidad hay de la vida fuese la responsable de la acumulación de estratos.
Corsetti y Storrie-Lombardi comenzaron a coleccionar serie de imágenes en formato TIFF, algunas pertenecían a supuestos estromatolitos biológicos, y otras a estructuras estratificadas de origen no biológico que simplemente parecían estromatolitos. Cuando comprimieron las imágenes en un ordenador Macintosh usando la utilidad de compresión estándar usada por UNIX llamada gzip, encontraron que las imágenes de estromatolitos biológicos eran más comprimibles.
Aquí está el Por Qué
Una fichero de imagen RGB, como aquellos que utilizó Corsetti en sus análisis, consta de una serie de bytes de datos. Tres bytes ? uno rojo, uno verde y uno azul ? representan cada pixel de la imagen. Los valores numéricos de los bytes indican el color del pixel.
Cuando gzip comprime un fichero, busca entre los datos patrones formados por varios bytes. Asigna un número a cada patrón que encuentra y mantiene una tabla que empareja cada patrón con sus números correspondientes. Cada vez que un patrón se repite en el archivo original, en lugar de almacenar el patrón, el fichero comprimido almacena el número que representa al patrón. De esta forma, un patrón con una longitud de decenas o incluso centenas de bytes, puede ser representado por un número cuya longitud es uno, dos o tres bytes. Por eso un fichero comprimido es mas pequeño.
Corsetti explica que las imágenes biogénicas son mas comprimibles debido a que son más predecibles o redundantes, lo cual puede considerarse una forma de complejidad biológica.
Esta noción puede parecer un tanteo intuitivo. Inicialmente, dice Corsetti, ?Yo esperaba que las de origen biótico fuesen más difíciles de comprimir, y que las abióticas serían más regulares, y fáciles de comprimir. Así que hicimos el análisis ? y resultó ser al revés.?
Para resolver esta aparente contradicción es necesario que readaptemos algunas de nuestras ideas sobre la complejidad. En este contexto, ?complejo? no significa ?complicado?, sino mas bien, con ?patrones? menos aleatorios.
?Un archivo de computadora que sea complejo?, dice Corsetti, ?tendría un montón de rasgos no redundantes, o aleatorios entre sus datos. Sería más difícil encontrar patrones en algo que es más aleatorio. Algo que es muy redundante tendría un montón de patrones repetidos, y por ello sería más fácilmente comprimible, y por tanto menos complejo.?
Aunque los estromatolitos biológicos y las estructuras que se asemejan a ellos, parecen similares a simple vista, el origen biológico de los estromatolitos los hace más ordenados, con un mayor número de patrones. Y es gracias a estos patrones que, mientras que para el ojo humano es difícil discernirlos, podemos detectarlas mediante su lectura por el algoritmo de compresión. Las estructuras no biológicas que se asemejan a los estromatolitos son más aleatorias, poseen menos patrones y por tanto son menos comprimibles.
Robert Hazen, que actualmente esta en la Carnegie Institution de Washington, ha pasado los últimos años estudiando sistemas complejos, tanto para las vivas como las no-vivas. El está intrigado por el descubrimiento de Corsetti.
?Lo que quizás ha hecho que tantos científicos se desviasen de la idea de complejidad, es que no existía una forma universal o sencilla de cuantificar lo que nosotros definimos como complejidad. La clase de cosas ? lo conozco cuando lo veo ? no son de demasiada utilidad,? dice él. Su interés se despierta, sin embargo, ?cada vez que alguien aparece con un método para observar un sistema y dice, vamos a ver si podemos ver de una forma puramente matemática e imparcial si existe una diferencia en la estructura cuantificable? de un sistema vivo frente a otro no vivo.
?Es una idea asombrosamente simple,? dice Hazen sobre los trabajos de Corsetti. ?Es algo que no pre-juzga nada genético relacionado con la estructura. Solo dice, ¿podemos diferenciar claramente de entre un conjunto de objetos estromatolitiformes, cuales son de origen biológico y cuales no? Y, madre mía, lo hizo y encontró que ? guau ? había una diferencia.?
¿Qué sigue?
En relación a este trabajo, Corsetti es el primero en enseñar la bandera de la cautela ?Esto está en un novel muy preliminar, No estoy diciendo que tengamos la respuesta. De hecho, no creo que la tengamos. Lo que tenemos es una serie de resultados preliminares bastante intrigantes.?
Hasta ahora, él y sus colegas han examinado solo 20 imágenes. Parecen dividirse en dos grupos, uno biótico y otro abiótico. ?Necesitamos trabajar mucho más para saber: ¿es esto una ilusión, una interacción entre las cosas bióticas y abióticas, o verdaderamente es una señal [que pueda distinguir entre las dos]? Y ahora mismo no estoy preparado para decir si es de esa manera u otra, si es una señal o no. Lo que si puedo decir es que merece la pena seguir investigando.?
Esa investigación ya está en marcha. Corsetti y Storrie-Lombardi planean examinar muchas más imágenes en los meses venideros, en un esfuerzo encaminado a determinar cuan eficaz puede probarse la técnica.
?Nuestro objetivo es llegar eventualmente a tener una especie de base de datos, o website, donde pudiéramos suministrar el protocolo para que otras personas pudieran analizar sus estromatolitos usando nuestro método y ver que resultados obtenían.
Sería realmente fantástico si la gente pudiese enviarnos una imagen ? ellos determinarían a simple vista, basándose en la estructura microscópica, si creen que es biótico o abiótico, y nos lo enviarían como desconocido. Nosotros podríamos hacer el análisis, ver de que lado cae, y después compararlo con lo que ellos han descubierto. Y eso es estupendo porque añade un cierto aspecto de doble investigación a ciegas al estudio, que en este momento no tenemos.?
Cuando le preguntan si planea aplicar esta técnica a imágenes de aproximaciones a rocas marcianas enviadas por recientes misiones MER, Corsetti dijo, ?¡Oh claro, me encantaría echarles un vistazo a esas! Pero aún no estamos preparados para decir, hey, podemos comentaros algo sobre si son de un tipo u otro.?
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