Una nueva investigación dirigida por el Museo Americano de Historia Natural y financiada por la NASA identifica un proceso que podría haber sido clave en la producción de las primeras moléculas orgánicas en la Tierra hace unos 4 mil millones de años. antes del origen de la vida. El proceso, que es similar a lo que podría haber ocurrido en algunos antiguos respiraderos hidrotermales submarinos, también puede tener relevancia para la búsqueda de vida en otras partes del universo. Los detalles del estudio se publican esta semana en la revista. procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

Toda la vida en la Tierra está formada por moléculas orgánicas:compuestos hechos de átomos de carbono unidos a átomos de otros elementos como el hidrógeno, nitrógeno y oxígeno. En la vida moderna la mayoría de estas moléculas orgánicas se originan a partir de la reducción de dióxido de carbono (CO ₂ ) a través de varias vías de "fijación de carbono" (como la fotosíntesis en las plantas). Pero la mayoría de estas vías requieren energía de la célula para funcionar, o se pensaba que habían evolucionado relativamente tarde. Entonces, ¿cómo surgieron las primeras moléculas orgánicas? antes del origen de la vida?

Para abordar esta pregunta, El erudito del Museo Gerstner Victor Sojo y Reuben Hudson del College of the Atlantic en Maine idearon una configuración novedosa basada en reactores de microfluidos, pequeños laboratorios autónomos que permiten a los científicos estudiar el comportamiento de los fluidos, y en este caso, gases también, a microescala. Las versiones anteriores del reactor intentaron mezclar burbujas de gas hidrógeno y CO ₂ en líquido pero no se produjo reducción, posiblemente porque el gas hidrógeno altamente volátil escapó antes de que tuviera la oportunidad de reaccionar. La solución llegó en las discusiones entre Sojo y Hudson, que compartió una mesa de laboratorio en el Centro RIKEN para la ciencia de los recursos sostenibles en Saitama, Japón. El reactor final se construyó en el laboratorio de Hudson en Maine.

"En lugar de hacer burbujear los gases dentro de los fluidos antes de la reacción, la principal innovación del nuevo reactor es que los fluidos son impulsados ​​por los propios gases, por lo que hay muy pocas posibilidades de que escapen, "Dijo Hudson.

Los investigadores utilizaron su diseño para combinar hidrógeno con CO ₂ para producir una molécula orgánica llamada ácido fórmico (HCOOH). Este proceso sintético se asemeja al único CO conocido ₂ -vía de fijación que no requiere suministro de energía en general, llamada vía Wood-Ljungdahl acetil-CoA. Sucesivamente, este proceso se asemeja a reacciones que podrían haber tenido lugar en antiguos respiraderos hidrotermales oceánicos.

"Las consecuencias se extienden mucho más allá de nuestra propia biosfera, ", Dijo Sojo." Hoy en día podrían existir sistemas hidrotermales similares en otras partes del sistema solar, más notablemente en Encelado y Europa:lunas de Saturno y Júpiter, respectivamente, y de manera predecible en otros mundos rocosos de agua en todo el universo ".

"Comprender cómo se puede reducir el dióxido de carbono en condiciones geológicas suaves es importante para evaluar la posibilidad de un origen de vida en otros mundos, que alimenta la comprensión de lo común o rara que puede ser la vida en el universo, "agregó Laurie Barge del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, un autor del estudio.

Los investigadores convirtieron CO ₂ en moléculas orgánicas usando condiciones relativamente suaves, lo que significa que los hallazgos también pueden tener relevancia para la química ambiental. Frente a la actual crisis climática, hay una búsqueda continua de nuevos métodos de CO ₂ reducción.

"Los resultados de este artículo tocan múltiples temas:desde la comprensión de los orígenes del metabolismo, a la geoquímica que sustenta los ciclos del hidrógeno y el carbono en la Tierra, y también a aplicaciones de química verde, donde el trabajo bio-geo-inspirado puede ayudar a promover reacciones químicas en condiciones suaves, "agregó Shawn E. McGlynn, también autor del estudio, con sede en el Instituto de Tecnología de Tokio.