Los precursores químicos de las biomoléculas actuales podrían haberse formado no solo en las profundidades del mar en los respiraderos hidrotermales, sino también en estanques cálidos en la superficie de la Tierra. Las reacciones químicas que pueden haber ocurrido en esta "sopa primordial" ahora se han reproducido en experimentos realizados por un equipo internacional dirigido por investigadores de la Universidad Friedrich Schiller de Jena, Alemania. Incluso encontraron que una de las nucleobases, que representan el código de nuestro material genético, podría haberse originado en la superficie de nuestro planeta.

La Tierra tiene alrededor de 4.600 millones de años y no siempre fue un lugar hospitalario para la vida. En los primeros cien millones de años, la atmósfera de nuestro planeta consistía principalmente en nitrógeno, dióxido de carbono, metano, sulfuro de hidrógeno y cianuro de hidrógeno, también conocido como ácido cianhídrico. El oxígeno libre no existía. En estas condiciones, el sulfuro de hierro, que se transforma en óxido de hierro cuando se expone al oxígeno, es estable. Sin embargo, en la superficie del sulfuro de hierro pueden tener lugar reacciones biológicamente importantes, similares a las que ocurren en ciertas enzimas a base de hierro y azufre, como las nitrogenasas y las hidrogenasas.

Un redescubrimiento accidental lo hizo posible

"Nos preguntamos:¿qué sucede cuando el sulfuro de hierro en esta atmósfera primordial entra en contacto con el ácido cianhídrico?" explica el Prof. Wolfgang Weigand del Instituto de Química Inorgánica y Analítica de la Universidad de Jena.

"Nos resultó útil descubrir accidentalmente una forma particularmente reactiva de sulfuro de hierro en una colaboración exitosa con mi colega, el profesor Christian Robl. Esta forma ya se había descubierto dos veces en la historia, y en cada ocasión se volvió a olvidar:una vez en 1700 y de nuevo en la década de 1920. Por así decirlo, los dos doctorandos de entonces, Robert Bolney y Mario Grosch, lo descubrieron por tercera vez”, añade.

Los dos químicos observaron en el laboratorio que cuando el polvo de hierro se agita con azufre en agua y se calienta ligeramente, después de cierto tiempo, se forma sulfuro de hierro como mackinawita en una reacción explosiva. Este mineral sirvió como catalizador en el experimento de la "sopa primordial".

Es posible que se haya creado una letra del código genético de esta manera

"Agregamos cianuro de potasio, ácido fosfórico y agua al sulfuro de hierro en una atmósfera de nitrógeno y calentamos la mezcla a 80 grados centígrados. El ácido fosfórico convierte el cianuro de potasio en ácido cianhídrico. Luego tomamos muestras de gas de la atmósfera de los recipientes respectivos. y los analizó", explica Weigand. Los investigadores encontraron sustancias que pueden haber servido como precursores químicos para las biomoléculas actuales.

En la revista ChemSystemsChem , el equipo confirma, entre otras cosas, el descubrimiento de los tioles, que se encuentran como lípidos en las membranas celulares, así como el acetaldehído, que se necesita como precursor de los componentes básicos del ADN (llamados nucleósidos). "Fue especialmente emocionante que, en estas condiciones suaves, pudiéramos incluso detectar adenina, una nucleobase que es una de las cinco letras del código genético", dice Weigand.

Mediante el etiquetado de isótopos, el equipo pudo demostrar que el cianuro proporcionó el carbono para las moléculas que encontraron. Weigand explica:"En este experimento, el cianuro de potasio no contenía el isótopo carbono-12, que es el isótopo que representa el 98,9 % del carbono que se encuentra de forma natural en el medio ambiente. En cambio, era el isótopo de carbono más pesado, y también estable. -13. Fue este isótopo el que encontramos en los productos de la reacción. De esta manera, pudimos demostrar inequívocamente que los átomos de carbono en las moléculas que encontramos realmente provenían del cianuro de potasio marcado con isótopos".

Décadas de imaginación y paciencia

Weigand está particularmente agradecido por la cooperación de todo el equipo internacional:"Realmente se necesita imaginación y paciencia para este tipo de trabajo", dice. "Y Robert Bolney y Mario Grosch lo han demostrado. La cooperación con nuestros colegas en la Universidad de California, Irvine y en LMU Munich también fue ejemplar".

La importancia de la imaginación y especialmente de la paciencia en la ciencia está ejemplificada por el propio Wolfgang Weigand. Porque en 2003 recibió el Premio de Investigación de Turingia junto con el Prof. Günter Kreisel de la Universidad de Jena y el Dr. Willi Brand del Instituto Max Planck de Biogeoquímica de Jena por su artículo "Una posible formación prebiótica de amoníaco a partir de nitrógeno molecular en sulfuro de hierro". superficies".

Ahora, casi 20 años después, Weigand también ha podido demostrar que los primeros compuestos de carbono, a partir de los cuales creció la vida, podrían haberse formado en estas condiciones a partir del cianuro en la superficie de la Tierra. + Explora más

Producir hidrógeno usando menos energía