La vida pudo haber surgido en el espacio y no solo en la Tierra
Una investigación que ha recreado en laboratorio las condiciones que prevalecen en las nubes moleculares cósmicas ha comprobado que los mecanismos básicos de la vida pueden desarrollarse en las condiciones extremas del espacio y que la vida no es una condición única de planetas como la Tierra.
Una nueva investigación ha comprobado que los
aminoácidos pueden formar péptidos, que son los componentes básicos de la vida,
en el espacio, lo que sugiere que la vida tal como la conocemos pudo formarse
originalmente en el espacio, y no únicamente en nuestro planeta.
Las teorías actuales sobre los orígenes de la vida
establecen que los aminoácidos fueron transportados mediante cometas y
meteoritos que sembraron la Tierra en los primeros momentos de su formación, y
que a continuación esos ácidos se convirtieron e péptidos debido a las
condiciones propicias que se dieron entonces en nuestro planeta.
La nueva investigación desafía esta suposición, ya
que ha podido determinar que la conversión de aminoácidos en péptidos puede
ocurrir en el espacio. No es necesario que exista un planeta como la Tierra
para que la vida pueda germinar en otra parte del universo, concluye esta
investigación.
El origen de la vida sigue siendo uno de los grandes
misterios de la ciencia, más de 4.000 años después de que comenzara a formarse
en nuestro planeta.
Según las teorías actuales, en los inicios de la
formación de nuestro planeta existió una ‘sopa primordial’ con sustancias
químicas sencillas que producirían aminoácidos. Estos se convirtieron en las
proteínas necesarias para crear las células que, a su vez, dieron lugar a las
plantas y los animales.
Lo que nunca ha podido determinarse es cómo se
ensamblaron los ‘bloques’ de aminoácidos en las proteínas que formaron la
maquinaría celular y las primeras formas de vida.
Lo que aporta la nueva investigación, desarrollada
por científicos de la Universidad Friedrich Schiller de Jena y el Instituto Max
Planck de Astronomía, ambas en Alemania, es que los aminoácidos pueden
convertirse en péptidos más complejos, un componente clave de la vida, en las
duras condiciones del espacio. Los resultados se han publicado en Nature
Communications.
Según explican los autores de esta investigación,
los aminoácidos, las nucleobases y varios azúcares que se encuentran en los
meteoroides, por ejemplo, muestran que su origen podría ser de naturaleza
extraterrestre.
Sin embargo, añaden, para que se forme un péptido a
partir de moléculas de aminoácidos individuales, se requieren condiciones muy
especiales que, se suponía, tenían más probabilidades de existir únicamente en
la Tierra.
Hasta ahora, esas condiciones incluían la presencia
de agua, principalmente porque cada vez que un aminoácido base se combina con
otro para formar una cadena peptídica, se debe eliminar una molécula de agua.
“El agua juega un papel importante en la forma
convencional en que se crean los péptidos”, explica Serge Krasnokutski, uno los
investigadores en un comunicado.
“Nuestros cálculos químico-cuánticos han demostrado
que el aminoácido glicina se puede formar a través de un precursor químico,
llamado amino ceteno, que se combina con una molécula de agua. En pocas
palabras: en este caso, se debe agregar agua para el primer paso de reacción y
se debe eliminar el agua para el segundo”.
Este conjunto de circunstancias contradictorias
obligó a los investigadores a observar el origen de los péptidos de una manera
completamente diferente y directa, eliminando uno de los dos pasos y el agua
del proceso por completo.
“En lugar de tomar el desvío químico en el que se
forman los aminoácidos, queríamos averiguar si las moléculas de aminocetena
podían formarse y combinarse directamente para formar péptidos”, señala
Krasnokutski.
“Y lo hicimos bajo las condiciones que prevalecen en
las nubes moleculares cósmicas, es decir, en las partículas de polvo en el
vacío, donde los químicos correspondientes están presentes en abundancia:
carbono, amoníaco y monóxido de carbono”.
Para probar esta hipótesis, el equipo empleó una
cámara de vacío ultraalto, que les permitiría simular el entorno del espacio
descendiéndolo a aproximadamente una billonésima parte de la presión de aire
normal y a menos 263 grados centígrados.
Dentro de la cámara, colocaron sustratos
artificiales que sirvieron como modelos de partículas de polvo como las que se
encuentran en el espacio interestelar.
Cuando los investigadores introdujeron las moléculas
de carbono, amoníaco y monóxido de carbono en las superficies de partículas de
polvo simuladas, presenciaron la conversión en un solo paso de los aminoácidos
de glicina individuales a la cadena peptídica de poliglicina. Y todo sin la
introducción de agua.
“Las investigaciones demostraron que, en estas
condiciones, el péptido poliglicina se formó a partir de sustancias químicas
simples”, señala Krasnokutski. "Estas son, por lo tanto, cadenas del
aminoácido muy simple glicina".
“Y observamos diferentes longitudes”, agrega
Krasnokutski con respecto a la complejidad de los péptidos vistos en sus
experimentos. "Los especímenes más largos consistieron en once unidades
del aminoácido".
Según el equipo de investigación, el éxito de esta
conversión de un solo paso sin agua se basa principalmente en un aminoácido
"extremadamente reactivo": amino ceteno.
"El hecho de que la reacción pueda tener lugar
a temperaturas tan bajas se debe a que las moléculas de aminoceteno son
extremadamente reactivas", dijo Krasnokutski. “Se combinan entre sí en una
polimerización eficaz. El producto de esto es la poliglicina”.
Los investigadores dicen que les resultó sorprendente
que esta polimerización de aminoceteno pudiera ocurrir en condiciones tan
extremas, similares a las del espacio, principalmente debido a la barrera de
energía que esta conversión tiene que superar.
Sin embargo, sospechan que algo puede estar
sucediendo a muy pequeña escala, un fenómeno conocido como tunelización
cuántica, que está ayudando al aminoácido a sortear esa barrera energética y
formar cadenas peptídicas reales.
“Puede ser que nos ayude en esto un efecto especial
de la mecánica cuántica”, explica Krasnokutski refiriéndose al así llamado
efecto túnel, mediante el cual una partícula elemental puede atravesar de facto
una pared.
“En este paso de reacción especial, un átomo de hidrógeno cambia de lugar. Sin embargo, es tan pequeño que, como partícula cuántica, no pudo superar la barrera, sino que simplemente pudo cruzarla, por así decirlo, a través del efecto túnel”.
A pathway to
peptides in space through the condensation of atomic carbon. S. A. Krasnokutsk
et al. Nature Astronomy (2022). DOI:https://doi.org/10.1038/s41550-021-01577-9
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