Un equipo de investigación de la Universidad de Texas A&M ha descubierto un mecanismo físico que puede ayudar a responder una de las principales preguntas sobre el origen de la vida. "¿Cómo se formaron los bloques de construcción?"

El equipo de investigación está dirigido por el Dr. Victor Ugaz, profesor y titular de la Cátedra Charles D. Holland '53 y la Cátedra Thaman en el Departamento de Ingeniería Química Artie McFerrin. El equipo también incluye al Dr. Yassin A. Hassan, profesor y titular de la Cátedra Sallie &Don Davis '61 y jefe de departamento del Departamento de Ingeniería Nuclear.

Los científicos saben desde hace mucho tiempo que los componentes básicos de la vida:los aminoácidos, nucleobases y azúcares - estaban presentes en los primeros océanos, pero tenían muy poca concentración. Para que surja la vida, estos componentes básicos debían combinarse y enriquecerse en macromoléculas de cadena larga. Identificar el proceso y el mecanismo que impulsa esta síntesis ha sido una de las cuestiones más importantes sobre el origen de la vida.

"En el océano temprano, esos bloques de construcción estaban presentes en el medio ambiente, "Ugaz dijo." Estaban allí, pero estaban tan diluidos; hay una pregunta sobre cómo se combinaron. Entonces, un área de interés es qué tipo de mecanismo de concentración podría haber existido para enriquecer esos componentes hasta un punto en el que pudieran comenzar a formar cadenas más largas, moléculas más complejas ".

En un artículo que aparece en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América, El equipo de investigación de Texas A&M describe un mecanismo que puede haber jugado un papel importante en la combinación de estos componentes químicos diluidos en las macromoléculas de cadena larga necesarias para la vida.

El equipo de investigación exploró esto mediante la creación de un sistema modelo de células cilíndricas que imitan la estructura de los poros en las formaciones minerales que se encuentran cerca de un recientemente descubierto, nuevo tipo de respiradero hidrotermal submarino. Los gradientes de temperatura presentes dentro de estos conductos de ventilación funcionan como una lámpara de lava ordinaria, fluido circulante dentro de los diminutos espacios porosos. El equipo descubrió que estos flujos son sorprendentemente complejos y caóticos, lo que significa que los caminos individuales siguen un patrón general aproximado, pero ninguna trayectoria es idéntica. Este descubrimiento hizo posible identificar las condiciones en las que estos flujos pueden proporcionar una homogeneización masiva de las diversas moléculas orgánicas presentes en los respiraderos. mientras que al mismo tiempo los transporta a superficies de poros catalíticamente activos donde absorben y reaccionan.

Según Ugaz, Existe una manera fácil de imaginar este fenómeno. "Imagina que estás revolviendo café, y le pones un poco de crema o algo que se pegue a los lados de la taza. Cuando lo revuelves de cierta manera, en realidad están sucediendo dos cosas a la vez:estás mezclando la mayor parte del líquido, pero también lo estás haciendo ir a un lugar determinado en la superficie de la taza ".

Estos flujos ocurren naturalmente dentro de las redes de poros hidrotermales que proporcionan un mecanismo intrigante para explicar cómo los precursores orgánicos diluidos en el océano primitivo podrían haberse ensamblado en biomacromoléculas complejas. Esta ha sido una de las preguntas clave sin respuesta sobre el origen de la vida en la Tierra, y en sistemas extraterrestres donde se han descubierto entornos hidrotermales similares. Más allá de este hallazgo, la investigación es significativa de varias otras formas.

Hay una gran cantidad de procesos diferentes más allá de la química biótica y prebiótica que pueden catalizarse en estos entornos. Primero, estas formaciones porosas juegan un papel importante en la conversión de dióxido de carbono en varios carbonatos. Los mecanismos exactos que impulsan esta captura de dióxido de carbono no están bien descritos actualmente. Sin embargo, Los resultados de este estudio indican que estos flujos caóticos pueden ayudar a describir este fenómeno.

Más lejos, con una mejor comprensión de estos flujos y cómo provocan reacciones en una superficie, es factible que puedan impulsar un nuevo tipo de reactor. Como los flujos dependen de las diferencias de calor, tal reactor podría ser completamente pasivo, utilizando el calor residual para impulsar las reacciones.

Esta investigación fue apoyada en parte por la National Science Foundation.