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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Ministerio de Ciencia e Innovación

Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología

Universidad de Castilla - La Mancha

¡Qué chocante puede ser la vida!

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Se han detectado moléculas potencialmente precursoras de los aminoácidos en cometas

Continúa siendo un misterio la manera en que la vida surgió sobre el planeta Tierra. Los organismos vivos somos sistemas muy complejos, formados por moléculas que trabajan en equipo para sobrevivir y reproducirse. En este sentido, no solo las moléculas de los genes, formados por ácido desoxirribonucleico, ADN, son replicadas en la reproducción, las proteínas y otras moléculas de la vida también lo son. Es todo el sistema vivo el que se reproduce. Cómo surgió el primer sistema autorreplicable y qué moléculas lo formaban sigue siendo desconocido, aunque, por lo que vamos conociendo, el ácido ribonucleico, más popular por sus siglas ARN, pudo ser el núcleo del primer sistema con capacidad de autorreplicarse.

Sin embargo, no solo la naturaleza de los primeros sistemas capaces de replicarse es objeto de debate y estudio científico. El origen mismo de las moléculas más simples de la vida sigue siendo controvertido. En 1953, el famoso experimento de Miller y Urey, en el que estos científicos sometieron a descargas eléctricas a una mezcla de gases correspondiente a la composición de la atmósfera terrestre primitiva, demostró que esta contaba con los componentes necesarios para generar aminoácidos, las unidades químicas que forman las proteínas. En experimentos llevados a cabo entre 1959 y 1962, el científico español Joan Oró demostró igualmente que las condiciones de la Tierra primitiva permitían también la generación de las moléculas constituyentes de los ácidos nucleicos, ADN y ARN.

Sin embargo, una cosa es que las condiciones de la Tierra primitiva permitan la generación de las moléculas de la vida, y otra es que estas puedan generarse en cantidades suficientes como para poder dar origen a los primeros sistemas vivos. Por otra parte, incluso el origen del agua terrestre, absolutamente necesaria para la vida, sigue siendo discutido, ya que es posible que el agua no estuviera presente en la formación del planeta, hace 4.500 millones de años, sino que provenga de enormes y frecuentes colisiones con cometas helados, sucedidas unos 600 millones de años más tarde, en un periodo denominado “bombardeo pesado tardío”.

AMINOÁCIDOS EN COMETAS

De hecho, se han detectado moléculas precursoras de los aminoácidos en cometas, e incluso la sonda espacial Stardust de la NASA pudo recoger muestras de la superficie del cometa 81P/Wild-2, en las cuales se detectó la presencia de glicina, el aminoácido más simple, pero no por ello menos importante. ¿Cuál puede ser el origen de los aminoácidos en los cometas? ¿Aportaron estos aminoácidos y agua a la Tierra primitiva, lo que permitió el origen de la vida?
La síntesis de moléculas complejas a partir de otras más simples requiere energía.

En el frío espacio exterior, lejos del Sol, donde la nube de cometas se encontraba antes de bombardear la Tierra, y en el que las temperaturas son muy bajas, las reacciones químicas necesarias para generar aminoácidos no pueden producirse a una velocidad apreciable. Es necesario una fuente de energía que aumente sustancialmente la temperatura y permita que las reacciones químicas sucedan a una velocidad más elevada. ¿De dónde puede provenir esa energía? Es conocido que si algo sucedió con frecuencia en el primitivo sistema solar fueron las colisiones entre cuerpos en órbita alrededor del Sol. Las colisiones, si suceden a suficiente velocidad, liberan una gran cantidad de energía que puede fundir, en parte, el hielo cometario, y permitir tal vez la generación de reacciones químicas, las cuales podrían dar lugar a los aminoácidos detectados.

Esta hipótesis de síntesis química por choque resulta atractiva, pero, como sucede con todas las hipótesis, no puede ser aceptada a menos que adquiramos alguna evidencia que la apoye. Es lo que han conseguido un grupo de investigadores del Imperial College de Londres, quienes publican sus resultados en la revista Nature Geoscience.

GENERACIÓN POR COLISIÓN

Los investigadores prepararon diversas mezclas de compuestos presentes en los cometas: agua, amoniaco, dióxido de carbono y metanol, y las congelaron a –160ºC, una temperatura similar a la que puede encontrarse en cometas en orbita alrededor del Sol. Tras ser congeladas, los investigadores dispararon, a medio quilo de mezcla helada, un proyectil de acero a la velocidad de 7,12 kilómetros por segundo, velocidad también del orden de las que se encuentran en las colisiones entre cometas y de estos con planetas. Esta velocidad es unas diez veces superior a la de una bala disparada por un fusil, y se consigue con cañones de gas especiales.

Tras disparar los proyectiles sobre las mezclas congeladas, los investigadores las colocaron en un horno aireado a 90ºC para evaporar el agua y los compuestos volátiles de las mezclas. Si alguna sustancia no volátil había sido generada en la colisión, quedaría depositada en los restos no evaporados. El análisis de dichos restos reveló, en efecto, que las colisiones habían generado diversos aminoácidos en alguna de las mezclas, aunque no en todas, lo que indica que la composición química de los cometas puede ser crítica para la generación por impacto de estos componentes moleculares fundamentales para la vida.

Así pues, estos chocantes experimentos proporcionan evidencia en apoyo de la hipótesis de que hace unos 3.900 millones de años, durante el bombardeo pesado tardío, los cometas no solo aportaron agua a la seca Tierra, sino que en sus colisiones contra el planeta, pudieron generarse también las moléculas necesarias para formar una rica sopa primordial desde la que pudo surgir el primer sistema digno de llamarse vivo.

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