Nuevas recetas para el origen de la vida podrían señalar el camino hacia planetas lejanos y habitados.

19 de septiembre de 2023

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por Chris Barncard, Universidad de Wisconsin-Madison

La vida en un planeta lejano, si existe, puede no ser en absoluto similar a la vida en la Tierra. Pero solo hay tantos ingredientes químicos en la despensa del universo y solo hay tantas formas de combinarlos. Un equipo liderado por científicos de la Universidad de Wisconsin-Madison ha aprovechado esas limitaciones para escribir un libro de cocina con cientos de recetas químicas con el potencial de dar origen a la vida.

Su lista de ingredientes podría enfocar la búsqueda de vida en otros lugares del universo al señalar las condiciones más probables, versiones planetarias de técnicas de mezcla, temperaturas del horno y tiempos de cocción, para que las recetas se unan.

El proceso de pasar de ingredientes químicos básicos a los complejos ciclos del metabolismo celular y la reproducción que definen la vida, dicen los investigadores, requiere no solo un comienzo simple sino también repetición.

"El origen de la vida realmente es un proceso de algo de la nada", dice Betül Kaçar, astrobióloga con respaldo de la NASA y profesora de bacteriología en la UW-Madison. "Pero eso no puede suceder solo una vez. La vida se reduce a la química y las condiciones que pueden generar un patrón autorreproductivo de reacciones".

Las reacciones químicas que producen moléculas que fomentan que la misma reacción ocurra una y otra vez se llaman reacciones autocatalíticas. En un nuevo estudio publicado en el Journal of the American Chemical Society, Zhen Peng, investigador postdoctoral en el laboratorio de Kaçar, y colaboradores recopilaron 270 combinaciones de moléculas que involucran átomos de todos los grupos y series de la tabla periódica con el potencial de autocatalisis sostenida.

"Se pensaba que este tipo de reacciones eran muy raras", dice Kaçar. "Estamos mostrando que en realidad está lejos de ser raro. Solo necesitas buscar en el lugar correcto".

Los investigadores enfocaron su búsqueda en lo que se conocen como reacciones de comporacionación. En estas reacciones, dos compuestos que incluyen el mismo elemento con diferentes números de electrones o estados reactivos se combinan para crear un nuevo compuesto en el cual el elemento está en el medio de los estados reactivos iniciales.

Para ser autocatalítico, el resultado de la reacción también necesita proporcionar materiales iniciales para que la reacción ocurra nuevamente, por lo que la salida se convierte en una nueva entrada, dice Zach Adam, coautor del estudio y geocientífico de la UW-Madison que estudia los orígenes de la vida en la Tierra. Las reacciones de comporacionación dan como resultado múltiples copias de algunas de las moléculas involucradas, proporcionando materiales para los siguientes pasos en la autocatalisis.

"Si esas condiciones son las adecuadas, puedes comenzar con relativamente pocas de esas salidas", dice Adam. "Cada vez que das un giro en el ciclo, arrojas al menos una salida adicional que acelera la reacción y hace que suceda aún más rápido".

La autocatalisis es como una población de conejos en crecimiento. Las parejas de conejos se unen, producen camadas de nuevos conejos, y luego los nuevos conejos crecen para emparejarse a sí mismos y hacer aún más conejos. No se necesitan muchos conejos para tener pronto muchos más conejos.

Sin embargo, buscar orejas caídas y colas peludas en el universo probablemente no sea una estrategia ganadora. En cambio, Kaçar espera que los químicos saquen ideas de la lista de recetas del nuevo estudio y las prueben en ollas y sartenes que simulan cocinas extraterrestres.

"Nunca sabremos definitivamente qué sucedió exactamente en este planeta para generar vida. No tenemos una máquina del tiempo", dice Kaçar. "Pero, en un tubo de ensayo, podemos crear múltiples condiciones planetarias para comprender cómo pueden evolucionar las dinámicas para sostener la vida en primer lugar".

Kaçar lidera un consorcio apoyado por la NASA llamado MUSE, de Utilización y Selección de Metales a lo Largo de las Eras. Su laboratorio se centrará en reacciones que incluyan los elementos molibdeno y hierro, y está emocionada de ver lo que otros cocinarán a partir de las partes más exóticas e inusuales del nuevo libro de recetas.

"Carl Sagan dijo que si quieres hornear una tarta desde cero, primero debes crear el universo", dice Kaçar. "Creo que si queremos entender el universo, primero debemos hornear algunas tartas".

Información del diario: Journal of the American Chemical Society

Provided by University of Wisconsin-Madison