La vida en la tierra puede haber sido impartida por ‘Microlightning’
Las gotas de agua cargadas generan chispas que pueden forjar compuestos orgánicos
AM Studios/500px/Getty Images
La Tierra, en su infancia, se arremolinaba con todos los gases necesarios para construir la vida. Pero no podían simplemente reunirse en los componentes básicos de la biología. Ese proceso, llamado “síntesis prebiótica”, requería una sacudida del exterior. Lightning era un sospechoso obvio. Entonces, en 1952, un joven químico llamado Stanley Miller llenó un matra a la mitad de agua, lo cubrió con metano, amoníaco e hidrógeno para imitar la atmósfera temprana del planeta y luego Fpulmón un rayo en miniatura en esa sopa fértil.
En esto experimento históricoMiller produjo varios aminoácidos de moléculas inorgánicas. (Los aminoácidos se combinan para formar proteínas, que a su vez se combinan para formar organismos vivos). Así mostró cómo la vida podría haber encontrado su primer punto de apoyo. Pero el rayo real habría golpeado con poca frecuencia, y principalmente en el océano abierto, donde los compuestos orgánicos se habrían dispersado rápidamente.
Siete décadas después, una nueva investigación apunta a un catalizador más realista: el agua misma. Hoy en Avance de la ciencias, El químico de la Universidad de Stanford, Richard Zare, y sus colegas informan que las moléculas orgánicas con enlaces de carbono-nitrógeno pueden formarse simplemente por Rociar agua en una mezcla de gases atmosféricos. Los investigadores básicamente replicaron las reacciones químicas del experimento de Miller, pero esta vez esas reacciones se lograron con una fuente de energía confiable. “A diferencia de Lightning”, dice Zare, “los aerosoles de agua están en todas partes”. Sugiere cada cascada y ola, trajo una chispa de oportunidad para que surgiera la vida.
Sobre el apoyo al periodismo científico
Si está disfrutando de este artículo, considere apoyar nuestro periodismo galardonado con suscripción. Al comprar una suscripción, está ayudando a garantizar el futuro de las historias impactantes sobre los descubrimientos e ideas que dan forma a nuestro mundo hoy.
Todo se debe a la diferencia en la carga eléctrica entre las gotas de agua. Cuando las gotas pequeñas y cargadas negativamente se acercan a las grandes y cargadas positivamente, a veces se descargan, produciendo un destello de luminiscencia que los investigadores llaman “microlightning”. Y resulta que estas interacciones, como la electricidad de Miller, crean subproductos orgánicos: en su estofado acuático y gaseoso, el equipo de Zare detectó la glicina de aminoácidos, así como el uracilo de nucleobase, un componente clave del ARN.
El coautor del estudio, Yifan Meng, erudito postdoctoral en Stanford, realizó el experimento físico. Al principio, recuerda Meng, él y sus colegas estaban más interesados principalmente en el microlighting. “Pero luego vimos la evidencia clara de la formación de enlaces de carbono-nitrógeno”, dice. “Esto es algo fundamental para las moléculas biológicas. Fue realmente increíblemente emocionante “.
Sin embargo, para poner en marcha la vida, no habría sido suficiente para que estos compuestos se formen una vez; Es por eso que los rayos aleatorios probablemente no eran un estrella. Las moléculas individuales, llamadas monómeros, habrían necesitado un proceso repetitivo para darles tiempo para vincularse en cadenas moleculares largas, llamados polímeros: se necesitan muchos aminoácidos para hacer una proteína y muchas nucleobases para hacer un hilo de ARN. “Necesitamos los bloques de construcción para concentrarse en algún lugar”, dice Zare.
El entorno ideal para eso, argumenta, habría sido las grietas de rocas cerca de los aerosoles de agua. El ciclos de secado en húmedo que vienen con tal terreno se sabe que fomenta la polimerización, lo que puede dar lugar a las estructuras complejas que se convirtieron en los primeros organismos unicelulares. David Deamer, un bioquímico de la Universidad de California, Santa Cruz, que no participó en el estudio, encontró que las conclusiones de Zare son convincentes. Ya sea en un estanque, un lago o un géiser, Deamer dice: “Estas moléculas habrían acumulado donde hubiera acción de olas o cascadas”.
Esta prueba inicial no generó todo de los requisitos previos de la vida, pero Meng señala que otros compuestos importantes podrían haber estado presentes en niveles indetectables. “Si podemos ejecutar el experimento por más tiempo”, dice, “deberíamos poder detectar más”. Precisamente como elaboraciones posteriores En el trabajo de Miller produjo una gama más amplia de moléculas, la investigación futura podría confirmar que el microlightning admite la síntesis prebiótica en toda regla.
Hay hipótesis competidoras en cuanto a cómo las moléculas orgánicas se formaron por primera vez. Algunos expertos creen que se originaron alrededor de los respiraderos hidrotérmicos de aguas profundas, mientras que otros piensan que tomaron un viaje a la Tierra desde otro lugar de nuestra galaxia. Los científicos de la NASA anunciaron En enero, se encontraron 14 aminoácidos, junto con las cinco bases de nucleótidos en ARN y ADN, en el asteroide Bennu. Dado que los objetos extraterrestres golpearon rutinariamente nuestro planeta en los primeros días, Deamer dice: “Literalmente, los compuestos necesarios para la vida cayeron del cielo”.
Nadie sabe lo que realmente sucedió cuando la vida surgió hace unos cuatro mil millones de años. Pero estos hallazgos dan evidencia de lo que Miller propuso en la década de 1950, aunque con un giro. Como él le dijo a un entrevistador en 1996“Nadie cuestionó la química del experimento original … La química era muy sólida”. Quizás ahora la chispa que puso esa química en movimiento también es.