Los científicos de la Universidad de Cambridge sugieren que las moléculas, vitales para el desarrollo de la vida, podrían haberse formado a partir de un proceso conocido como grafitización. Una vez verificado en el laboratorio, podría permitirnos intentar recrear condiciones plausibles para el surgimiento de la vida.
¿Cómo llegaron allí los químicos necesarios para la vida? Durante mucho tiempo se ha debatido cómo surgieron en la naturaleza las condiciones aparentemente fortuitas para la vida, y muchas hipótesis han llegado a un callejón sin salida. Sin embargo, investigadores de la Universidad de Cambridge han modelado cómo podrían ocurrir estas condiciones, produciendo los ingredientes necesarios para la vida en cantidades sustanciales.
La vida se rige por moléculas llamadas proteínas, fosfolípidos y nucleótidos. Investigaciones anteriores sugieren que moléculas útiles que contienen nitrógeno como los nitrilos:cianoacetileno(HC3 N) y cianuro de hidrógeno (HCN), e isonitrilos, isocianuro (HNC) e isocianuro de metilo (CH3 NC)—podría usarse para crear estos componentes básicos de la vida. Sin embargo, hasta el momento, no ha habido una manera clara de producirlos todos en el mismo entorno en cantidades sustanciales.
En un estudio reciente publicado en Life , el grupo ha descubierto ahora que mediante un proceso conocido como grafitización, teóricamente se pueden producir cantidades significativas de estas útiles moléculas. Si el modelo puede verificarse experimentalmente, esto sugiere que el proceso fue un paso probable de la Tierra primitiva en su viaje hacia la vida.
Gran parte del problema con los modelos anteriores es que se crea una variedad de otros productos junto con los nitrilos. Esto crea un sistema desordenado que dificulta la formación de vida.
"Una gran parte de la vida es la simplicidad", afirmó el Dr. Paul Rimmer, profesor asistente de Astrofísica Experimental en el Laboratorio Cavendish y coautor del estudio. "Es orden. Se trata de encontrar una manera de deshacerse de parte de la complejidad controlando la química que puede ocurrir".
No esperamos que la vida se produzca en un entorno desordenado. Entonces, lo fascinante es cómo la grafitización en sí misma limpia el medio ambiente, ya que el proceso crea exclusivamente estos nitrilos e isonitrilos, con productos secundarios en su mayoría inertes.
"Al principio pensamos que esto lo estropearía todo, pero en realidad, lo hace todo mucho mejor. Limpia la química", dijo Rimmer.
Esto significa que la grafitización podría proporcionar la simplicidad que buscan los científicos y el entorno limpio necesario para la vida.
El eón Hadeano fue el período más antiguo de la historia de la Tierra, cuando la Tierra era muy diferente a nuestra Tierra moderna. Los impactos con escombros, a veces del tamaño de planetas, no eran desconocidos. El estudio teoriza que cuando la Tierra primitiva fue golpeada por un objeto aproximadamente del tamaño de la Luna, hace unos 4.300 millones de años, el hierro que contenía reaccionó con el agua de la Tierra.
"Algo del tamaño de la Luna chocó contra la Tierra primitiva y habría depositado una gran cantidad de hierro y otros metales", dijo el coautor, el Dr. Oliver Shorttle, profesor de filosofía natural en el Instituto de Astronomía y Departamento de Ciencias de la Tierra en Cambridge.
Los productos de la reacción hierro-agua se condensan formando un alquitrán en la superficie de la Tierra. Luego, el alquitrán reacciona con el magma a más de 1500 °C y el carbono del alquitrán se convierte en grafito, una forma de carbono muy estable, y lo que utilizamos en las minas de los lápices modernos.
"Una vez que el hierro reacciona con el agua, se forma una niebla que se habría condensado y mezclado con la corteza terrestre. Al calentarse, lo que queda son, he aquí, los útiles compuestos que contienen nitrógeno", dijo Shorttle.
La evidencia que apoya esta teoría proviene en parte de la presencia de rocas komatíticas. La komatiita es un tipo de roca volcánica que se forma cuando el magma muy caliente (>1500°C) se enfría.
"La komatiita se encontró originalmente en Sudáfrica. Las rocas datan de hace unos 3.500 millones de años", afirma Shorttle. "Lo más importante es que sabemos que estas rocas sólo se forman a temperaturas abrasadoras, alrededor de 1.700 °C. Eso significa que el magma ya habría estado lo suficientemente caliente como para calentar el alquitrán y crear nuestros útiles nitrilos".
Una vez confirmado el vínculo, los autores sugieren que los compuestos que contienen nitrógeno se producirían mediante este método; dado que vemos komatiita, sabemos que la temperatura del magma en la Tierra primitiva a veces debe haber superado los 1500 °C.
Ahora los experimentos deben intentar recrear estas condiciones en el laboratorio y estudiar si el agua, que inevitablemente está en el sistema, devora los compuestos de nitrógeno y los descompone.
"Aunque no sabemos con certeza si estas moléculas iniciaron la vida en la Tierra, sí sabemos que los componentes básicos de la vida deben estar hechos de moléculas que sobrevivieron en el agua", dijo Rimmer. "Si futuros experimentos muestran que todos los nitrilos se desmoronan, entonces tendremos que buscar otra manera."
Más información: Paul B. Rimmer et al, Una fuente hidrotermal de superficie de nitrilos e isonitrilos, Life (2024). DOI:10.3390/vida14040498
Proporcionado por la Universidad de Cambridge
