Los cometas que gritaban a través de la atmósfera de la Tierra primitiva a decenas de miles de millas por hora probablemente contenían cantidades mensurables de aminoácidos formadores de proteínas. Tras el impacto, estos aminoácidos se autoensamblan en estructuras aromáticas que contienen nitrógeno significativamente más grandes que son probablemente constituyentes de biomateriales poliméricos.

Esa es la conclusión de un nuevo estudio realizado por investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) que exploraron la idea de que las presiones y temperaturas extremadamente altas inducidas por el impacto del choque pueden hacer que pequeñas biomoléculas se condensen en compuestos de construcción de vida más grandes. La investigación aparece en la revista Ciencia química y se destacará en la contraportada de un próximo número.

La glicina es el aminoácido formador de proteínas más simple y se ha detectado en muestras de polvo de cometas y otros materiales helados astrofísicos. Sin embargo, el papel que jugó la glicina extraterrestre en los orígenes de la vida es en gran parte desconocido, en parte porque se sabe poco sobre su capacidad de supervivencia y reactividad durante el impacto con una superficie planetaria.

Para abordar esta pregunta, el equipo de LLNL utilizó simulaciones cuánticas para modelar mezclas de agua y glicina en condiciones de impacto que alcanzaron 480, 000 atmósferas de presión y más de 4, 000 grados Fahrenheit (aproximándose a las presiones y temperaturas probables de un impacto planetario). El intenso calor y la presión hicieron que las moléculas de glicina se condensaran en grupos ricos en carbono que tendían a exhibir una apariencia de diamante, geometría tridimensional.

Al expandirse y enfriarse a condiciones ambientales, Estos grupos se reorganizaron químicamente a medida que se desarrollaron en una serie de grandes, moléculas planas. Muchas de estas moléculas eran hidrocarburos aromáticos policíclicos (NPAH) que contenían nitrógeno, que pueden ser más grandes y químicamente más complejos que los formados en otros escenarios de síntesis prebiótica. Varios de los productos predichos tenían diferentes grupos funcionales y regiones unidas incrustadas similares a cadenas de aminoácidos (también llamados oligopéptidos). También se predijo la formación de otras pequeñas moléculas orgánicas con relevancia prebiótica, incluidos los productos metabólicos conocidos, como la guanidina, urea y ácido carbámico.

"Los NPAH son importantes precursores prebióticos en la síntesis de nucleobases y podrían constituir importantes aerosoles intermedios en la atmósfera de Titán (la luna más grande de Saturno), "dijo el científico de LLNL Matthew Kroonblawd, autor principal del estudio. "Los productos de recuperación predichos por nuestro estudio podrían haber sido un primer paso en la creación de materiales biológicamente relevantes con mayor complejidad, como polipéptidos y ácidos nucleicos tras la exposición a las duras condiciones probablemente presentes en la Tierra antigua y otros planetas y lunas rocosas ".

"Utilizamos un enfoque de dinámica molecular cuántica de alto rendimiento para determinar las tendencias químicas dominantes de precursores simples que construyen vida, como los aminoácidos, en el impacto de mezclas heladas astrofísicas," "dijo el científico de LLNL Nir Goldman, coautor del estudio. "Nuestro trabajo presenta una ruta sintética novedosa para moléculas grandes como los NPAH y destaca la importancia tanto de la ruta termodinámica como del autoensamblaje químico local en la formación de especies prebióticas durante la síntesis de choque".

"Más allá del impacto científico más amplio de esta investigación, Nuestro trabajo también enfatiza la importancia de generar datos estadísticamente significativos al estudiar fenómenos tan complicados, "dijo la científica de LLNL Rebecca Lindsey, también coautor del estudio.