La vida en la Tierra primitiva parece haber comenzado con una paradoja:mientras que la vida necesita agua como disolvente, la columna vertebral química esencial de las moléculas que forman la vida temprana se desmorona en el agua. Nuestro solvente universal, resulta, puede ser extremadamente corrosivo.

Algunos han señalado esta paradoja como una señal de que la vida, o el precursor de la vida, se originó en otro lugar y fue entregado aquí a través de cometas o meteoritos. Otros han buscado solventes que pudieran tener las cualidades necesarias del agua sin esa corrosividad que rompe las uniones.

En los últimos años, el disolvente que a menudo se presenta como alternativa elegible al agua es la formamida, un líquido claro y moderadamente irritante que consiste en hidrógeno, carbón, nitrógeno y oxígeno. A diferencia del agua, no descompone las moléculas de cadena larga necesarias para formar los ácidos nucleicos y las proteínas que componen el manual de instrucciones inicial clave de la vida, ARN. Mientras tanto, también se convierte a través de otras reacciones útiles en compuestos clave necesarios para producir ácidos nucleicos en primer lugar.

Aunque la formamida es común en las regiones del espacio donde se forman estrellas, los científicos han luchado por encontrar caminos para que prevalezca, o incluso localmente concentrado, en la Tierra primitiva. De hecho, hoy en día apenas está presente en la Tierra, excepto como producto químico sintético para las empresas.

Nueva investigación presentada por Zachary Adam, un científico de la tierra en la Universidad de Harvard, y Masashi Aono, un científico de sistemas complejos en Earth-Life Science Institute (ELSI) en el Instituto de Tecnología de Tokio, ha producido formamida a través de una vía sorprendente y reproducible:el bombardeo con partículas radiactivas.

Los dos y sus colegas expusieron agua y una mezcla de dos sustancias químicas que se sabe que existieron en la Tierra primitiva (cianuro de hidrógeno y acetonitrilo acuoso) a las partículas de alta energía emitidas por un cilindro de cobalto-60. un isótopo radiactivo producido artificialmente que se usa comúnmente en la terapia del cáncer. El resultado, ellos informan, Fue la producción de cantidades sustanciales de formamida más rápidamente que los intentos anteriores de los investigadores utilizando modelos teóricos y en entornos de laboratorio.

No está claro si la Tierra primitiva tenía suficiente material radiactivo en los lugares correctos para producir las reacciones químicas que llevaron a la formación de formamida. E incluso si las condiciones fueran las adecuadas, los científicos aún no pueden concluir que la formamida haya jugado un papel importante en el origen de la vida.

Todavía, la nueva investigación promueve la evidencia del posible papel de los disolventes alternativos y presenta una imagen diferente de la base de la vida. Es más, sugiere procesos que también podrían estar funcionando en otros exoplanetas, donde los solventes distintos del agua podrían, con energía suministrada por fuentes radiactivas, proporcionan el escenario necesario para que los compuestos simples se transformen en bloques de construcción mucho más complejos.

"Imagínese que la vida basada en el agua fue precedida por redes completamente únicas de moléculas interactuantes que se aproximaron, pero eran distintos y seguían diferentes reglas químicas, que la vida como la conocemos, "dijo Adam.

Su trabajo fue presentado en reuniones recientes de la Sociedad Internacional para el Estudio del Origen de la Vida, y la Conferencia de Ciencias de la Astrobiología.

Poniendolo todo junto

El equipo de Adam y Aono no es el primero en presentar la hipótesis de la formamida como solución a la paradoja del agua. y tampoco son los primeros en proponer un papel para los de alta energía, partículas radiactivas en el origen de la vida.

Un equipo italiano dirigido por Rafaelle Saladino de la Universidad de Tuscia propuso recientemente la formamida como una sustancia química que proporcionaría los elementos necesarios para la vida y evitaría la 'paradoja del agua'. Desde el momento en que Marie Curie describió el fenómeno de la radiactividad, Los científicos han propuesto innumerables formas en que la emisión de núcleos atómicos desprendidos de partículas podría haber jugado un papel, ya sea grande o pequeño, al iniciar la vida en la Tierra.

Combinando formamida y radioactividad, como lo han hecho Adam y Aono, es un paso adelante potencialmente significativo, aunque uno que necesita un estudio más profundo.

"Si tenemos formamida como disolvente, esas moléculas precursoras pueden mantenerse estables, una especie de cuna para conservar productos muy interesantes, "dijo Aono, que se ha trasladado a la Universidad Keio, con sede en Tokio, mientras sigue siendo miembro de ELSI.

El experimento con cobalto-60 no comenzó como una búsqueda de una forma de concentrar la producción de formamida. Bastante, Adam estaba investigando de manera más general los efectos de los rayos gamma en una variedad de moléculas y solventes, mientras que Aono estaba explorando fuentes radiactivas en busca de un papel en el origen de la vida.

Los dos se juntaron un tanto casualmente en ELSI, un centro de investigación sobre los orígenes de la vida creado por el gobierno japonés. ELSI fue diseñado para ser un lugar para que científicos de todo el mundo y de muchas disciplinas diferentes aborden algunos de los problemas notoriamente difíciles en la investigación de los orígenes de la vida. En ELSI, Adán, que no habían podido asegurar sitios para realizar pruebas de laboratorio en los Estados Unidos, aprendí de Aono sobre un laboratorio de cobalto-60 que se usa con moderación (y gratis); rápidamente comenzaron a colaborar.

Es bien sabido que la Tierra primitiva fue bombardeada por partículas cósmicas de alta energía y rayos gamma. También lo es el hecho de que numerosos elementos (aluminio-26, hierro-60, yodo-129) han existido como isótopos radiactivos que pueden emitir radiación durante minutos a milenio, y que estos isótopos eran más comunes en la Tierra primitiva que en la actualidad. En efecto, los tres enumerados anteriormente están ahora extintos en la Tierra, o casi extinto, en sus formas naturales

Menos conocida es la presencia de "reactores nucleares naturales" como sitios donde una alta concentración de uranio en presencia de agua ha llevado a una fisión nuclear autosostenida. Solo se ha encontrado un lugar de este tipo, en la región de Oklo de la nación africana de Gabón, donde se identificó material radiactivo gastado en 16 sitios separados. Los científicos finalmente concluyeron que se produjeron reacciones nucleares naturales generalizadas en la región hace unos 2.000 millones de años.

Ese período de tiempo significaría que el sitio habría estado activo mucho después de que comenzara la vida en la Tierra, pero es una prueba potencial de concepto de lo que podría haber existido en otros lugares mucho antes.

Reacciones en espacios reducidos

Adam y Aono siguen siendo agnósticos sobre el origen de las partículas radiactivas productoras de formamida. Pero están convencidos de que es muy posible que tales reacciones tuvieran lugar y ayudaron a producir un entorno en el que cada uno de los precursores de la columna vertebral del ARN podría encontrarse fácilmente en espacios reducidos.

El pensamiento científico actual sobre cómo apareció la formamida en la Tierra se centra en la llegada limitada a través de impactos de asteroides o mediante la concentración de la sustancia química en mezclas de agua-formamida evaporada en condiciones desérticas. Adam reconoce que el consenso científico predominante apunta a bajas cantidades de formamida en la Tierra primitiva.

"No estamos tratando de argumentar lo contrario, " él dijo, "pero estamos tratando de decir que puede que no importe".

Si tiene un lugar (o lugares) único en la Tierra que crea cantidades significativas de formamida durante un largo período de tiempo a través de la radiolisis, entonces existe una oportunidad para el inicio de una química única que puede apoyar la producción de compuestos precursores esenciales para la vida, Dijo Adam.

"Entonces, el argumento luego cambia a:¿qué tan probable era que existiera este lugar único? Solo necesitamos una ubicación especial en todo el planeta para enfrentar estas circunstancias, " él dijo.

Después, el sistema puesto en marcha tendría la capacidad de reunir los componentes químicos básicos de la vida.

"Esa es la posibilidad que esperamos investigar en los próximos años, "Dijo Adam.

James Cleaves, químico orgánico también en ELSI y coautor del artículo de cobalto-60, dijo que si bien la producción de formamida a partir de compuestos mucho más simples representa un progreso, "No hay soluciones mágicas en el origen del trabajo de la vida. Recopilamos hechos como estos, y luego ver adónde conducen ".

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de la revista Astrobiology Magazine de la NASA. Explore la Tierra y más allá en www.astrobio.net.