¿Cómo empezó la vida en la Tierra? Investigadores de Munich encuentran pistas importantes

Un estudio realizado por investigadores de Múnich va un paso más allá al responder a la pregunta de cómo se originó la vida en la Tierra.

En un experimento pionero a principios de la década de 1950, un científico intentó recrear las condiciones primitivas de la Tierra en un tubo de ensayo. Stanley Miller puso algunos componentes simples que creía que circulaban en la atmósfera y los océanos del joven planeta en matraces conectados, los calentó y les aplicó electricidad para simular un rayo. el resultados Rápidamente se hizo famosa: los aminoácidos, los componentes químicos de la vida, surgieron de esta sopa primordial.

Este descubrimiento desató una búsqueda en química y biología de experimentos que pudieran ayudar a responder una de las preguntas científicas más importantes de la humanidad: ¿Cómo comenzó la vida en la Tierra? Ahora, científicos de la Universidad Ludwig Maximilians de Múnich han dado un emocionante paso adelante al mostrar cómo se pueden fabricar moléculas más complejas esenciales para la vida a partir de los componentes básicos de la Tierra primitiva.

En sus estudios, en la revista naturaleza publicado Los científicos reemplazaron los tubos de ensayo con pequeñas redes de grietas ramificadas similares a las que se forman en las rocas en la naturaleza. Hicieron fluir agua con componentes químicos clave a través de las grietas y luego usaron calor para imitar un proceso que podría ocurrir cerca de respiraderos hidrotermales en el océano o en rocas porosas cerca de una piscina geotérmica.

Descubrieron que el calor que fluye a través de estas redes geológicas clasifica y filtra las moléculas, ayudándolas a formar cadenas más largas llamadas biopolímeros, que son esenciales para la vida. “Esta es una evidencia sorprendente de que procesos físicos simples pueden hacer algo como esto”, dijo Matthew Pasek, profesor de geociencias en la Universidad del Sur de Florida, que no participó en la investigación.

Debido a que la cuestión de cómo surge la vida es tan amplia, trasciende las fronteras tradicionales que dividen la ciencia en diferentes disciplinas. Químicos, biólogos, astrofísicos y geólogos están todos sentados a la mesa tratando de responder a esta pregunta. Ir más allá de estos límites es lo que le interesa a Christoph Mast, biofísico de la Universidad Ludwig Maximilian de Munich. Su laboratorio ha diseñado un montaje experimental que se acerca un poco más a las condiciones en las que se desarrolló la “bioquímica” de la que surgió la vida.

¿Cómo creó la Tierra suficientes componentes básicos para que surgiera la vida?

Durante décadas, los científicos se han enfrentado al problema de que la Tierra primitiva no era un laboratorio prístino con vasos de precipitados, pasos de purificación perfectamente sincronizados y un suministro concentrado de ingredientes. Recrear la química de la vida en el laboratorio es una cosa, pero los experimentos posibles en un vaso de vidrio son, en el mejor de los casos, improbables en las caóticas condiciones del mundo real. “Se puede imaginar el suelo prebiótico, esta sopa prebiótica que se ha creado y que ha sido muy diluida, y todas estas cosas diferentes interactuando de una manera que está completamente fuera de control”, dijo Mast.

Un problema hasta ahora es que las reacciones químicas en el laboratorio a menudo producen subproductos que pueden conducir a reacciones no deseadas, dejando a los científicos con sólo trazas del material base. Entonces, ¿cómo creó la Tierra primitiva suficientes de estos componentes básicos para eventualmente dar origen a la vida?

Para averiguarlo, los investigadores cortaron redes ramificadas de hendiduras interconectadas en un pequeño trozo de un material inerte similar al teflón llamado FEP y lo intercalaron entre dos láminas de zafiro. Los rubíes fueron llevados a temperaturas precisas pero diferentes para crear un flujo de calor a través de la red geológica entre ellos, simulando la forma en que probablemente fluyó el calor en la Tierra primitiva, tal vez cerca de volcanes o respiraderos hidrotermales. Luego permitieron que el agua y los productos químicos fluyeran a través de la red de grietas y observaron lo que sucedía.

Los aminoácidos son importantes, pero aún están lejos de la vida.

En un experimento de prueba de concepto, utilizaron glicina, el aminoácido más simple, junto con una sustancia llamada TMP, que puede reaccionar para unir dos moléculas de glicina. Tales interacciones son difíciles en el agua y el TMP era muy raro en la Tierra primitiva, dijo Mast. Cuando simplemente mezclaron estos ingredientes en una taza o en fisuras geológicas sin calor, la cantidad de biopolímero más complejo que produjeron fue “bastante pequeña”, informaron los investigadores.

Sin embargo, cuando introdujeron un gradiente térmico en las grietas, la producción de biopolímeros aumentó drásticamente. Esto es importante porque los aminoácidos, aunque importantes, están lejos de ser esenciales para la vida. Por ejemplo, los mismos componentes básicos se encuentran en los meteoritos sin vida. “Para pasar al siguiente nivel, hay que empezar a fabricar polímeros; ese es un paso esencial en el camino hacia la siguiente etapa de la vida”, dice Pasek.

La pregunta crucial sobre cómo surgió la vida no puede responderse con esta configuración: ¿fue en una piscina, como podría existir en la superficie de la Tierra, o cerca de un respiradero hidrotermal, como se encuentra en las profundidades del océano? Los flujos de calor a través de las rocas pueden ocurrir en una variedad de entornos geológicos y probablemente eran “ubicuos” en la Tierra primitiva, dice Mast.

La configuración experimental también se puede utilizar para investigar otras cuestiones sobre la química temprana en el planeta. Mast espera crear una red de grietas en materiales geológicos y construir redes más grandes de cámaras interconectadas.

“La olla es importante para cocinar la “sopa primaria”.

Este estudio es otro recordatorio de que los experimentos químicos elegantes pueden ignorar una parte esencial de la sopa primordial: el cuenco. Y en 2021, un equipo de científicos descubrió que en un famoso experimento de la década de 1950, el propio tubo de ensayo, o más bien el vidrio de borosilicato con el que estaba hecho, desempeñaba un papel en los resultados. Cuando los científicos repitieron el experimento en un vaso de vidrio, luego en un vaso de teflón y luego en un vaso de teflón con un poco de vidrio de borosilicato, descubrieron que el vidrio desempeñaba un papel crucial en la catalización de las reacciones.

“En otras palabras, para cocinar la ‘sopa primordial’, la olla es importante”, escribió en un correo electrónico Juan Manuel García Ruiz, profesor investigador del Centro Internacional de Física de Donostia en España que participó en el experimento. Elogió el nuevo trabajo por su enfoque imaginativo y, quizás más importante, por ser “geológicamente plausible”.

“Quizás este no sea el único mecanismo, pero es efectivo, ingenioso y sobre todo es una demostración experimental”, afirmó García Ruiz. “Creo que necesitamos más métodos experimentales para explorar el contexto geoquímico del planeta cuando surgió la vida”.

Actualmente estamos probando traducciones automáticas. Este artículo fue traducido automáticamente del inglés al alemán.

Este artículo se publicó por primera vez en inglés el 16 de abril de 2024 en “washingtonpost.com” se publicó como parte de la colaboración y ahora también está disponible en traducción para los lectores de los portales IPPEN.MEDIA.