Los científicos lograron un gran avance en el origen de la vida y podría cambiarlo todo

Scientists Made a Breakthrough on Life’s Origin and It Could Change Everything

Los científicos han logrado un gran avance para desentrañar el misterio de cómo surgió la vida en la Tierra y si podría existir en otras partes del universo, informa un nuevo estudio.

Un misterio de larga data, tal vez el misterio, existencialmente hablando, es cómo la vida se originó a partir de sustancias químicas no vivas o abióticas. Por primera vez en la historia, los investigadores de la Universidad de Purdue han demostrado que los péptidos, que son cadenas de aminoácidos que son componentes fundamentales de la vida, pueden formarse espontáneamente en gotas de agua durante reacciones rápidas que ocurren cuando el agua se encuentra con la atmósfera, por ejemplo, cuando una ola golpea una roca y arroja un rocío brumoso. Esto podría ocurrir en condiciones similares a las que existían en la Tierra hace unos cuatro mil millones de años, cuando la vida se apoderó por primera vez de nuestro planeta.

El descubrimiento proporciona «una ruta plausible para la formación de los primeros biopolímeros», que son estructuras complejas producidas por organismos vivos, según un estudio publicado el lunes en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias. El equipo dice que el descubrimiento podría incluso acelerar el desarrollo de nuevos medicamentos y tratamientos médicos al proporcionar un nuevo medio para fomentar reacciones químicas rápidas.

«Hay una gran cantidad de estudios que muestran la formación de péptidos, pero todos usan catalizadores o aminoácidos modificados para hacer que las especies sean poco probables de existir de forma natural», dijo R. Graham Cooks, quien se desempeña como profesor distinguido de Química Analítica Henry B. Hass en Purdue y autor principal del estudio, en un correo electrónico.

Cooks y sus colegas ahora han demostrado que los péptidos se forman fácilmente en los tipos de sistemas químicos que existían en la Tierra antigua, como el rocío marino de los océanos primordiales de nuestro planeta o el agua dulce que gotea por las laderas.

“La implicación más interesante es que una química similar explica otros polímeros biológicos esenciales, no solo los péptidos”, señaló, y agregó que su equipo planea publicar más sobre este tema pronto.

En otras palabras, el nuevo estudio ha abierto una ventana rara a los turbios primeros años de nuestro planeta cuando los compuestos no vivos de alguna manera se ensamblaron en organismos vivos, una transformación aún inexplicable conocida como abiogénesis. La formación de péptidos es un paso importante en la abiogénesis porque estas estructuras forman la base de biomoléculas como las proteínas, que pueden realizar los mecanismos de autorreplicación necesarios para la vida.

El equipo pudo reconstruir la posible formación de estos péptidos realizando experimentos de «fusión de gotas» que simulan cómo las gotas de agua chocan en el aire, lo que Cooks describió como «como dos niños con mangueras de jardín rociándose entre sí».

Estos experimentos muestran que la superficie de las gotas, donde el agua se encuentra con el aire, es una región que puede ser excepcionalmente productiva en la producción de péptidos a partir de los tipos de aminoácidos que los meteoritos han llevado a la Tierra durante miles de millones de años. Como resultado, los experimentos ofrecen una posible solución a lo que se conoce como la «paradoja del agua», un problema que ha desconcertado a los científicos en el campo de la abiogénesis durante años.

“La paradoja del agua es la contradicción entre (i) la considerable evidencia de que las reacciones químicas que dieron lugar a la vida ocurrieron en el océano prebiótico y (ii) la restricción termodinámica contra exactamente estas reacciones (de pérdida de agua) que ocurren en el agua”, explicó Cooks. «Las proteínas se forman a partir de aminoácidos por pérdida de agua» y «no se producirá pérdida de agua en el agua porque el agua revertirá el proceso (prohibido termodinámicamente)».

Dicho de otra manera, los péptidos necesitan cierto nivel de deshidratación para formarse, pero eso es muy difícil de lograr en un ambiente hidratado como una gota de agua. Durante más de una década, Cooks y sus colegas han demostrado que las microgotas tienen muchas características únicas, incluida una reactividad acelerada en sus superficies. Estas interfaces aire-agua son como un oasis inverso, es decir, un refugio seco en el mundo acuoso de una gota, que permite las reacciones de pérdida de agua necesarias para construir péptidos a partir de aminoácidos.

“Expresando esto coloquialmente, afirmamos que las superficies de las microgotas de agua no están mojadas, están secas”, dijo Cooks. “Así que la paradoja del agua está rota”.

El descubrimiento también tiene implicaciones fuera de la Tierra. El estudio sugiere que las gotas de rocío marino en la Tierra antigua y otras interfaces aire-agua pueden haber sido fábricas de péptidos que enriquecieron los entornos con los ingredientes para la vida. Los mismos procesos pueden ser comunes en otros planetas con condiciones similares, lo cual es información útil a medida que los científicos continúan buscando vida en nuestro propio sistema solar y más allá.

De hecho, Cooks dijo que los resultados «refuerzan el mantra de la NASA ‘sigue el agua'», refiriéndose a la prioridad que los investigadores que buscan extraterrestres dan a los planetas que podrían albergar agua líquida. Sugirió un mantra adicional, «buscar océanos agitados», basado en los hallazgos, especialmente debido al papel potencial del rocío marino como un impulsor clave de la formación de péptidos.

Además de revelar ideas sobre las exóticas brasas de la vida en el pasado remoto, el estudio también tiene aplicaciones médicas prácticas para el presente y el futuro cercano.

“Las reacciones aceleradas por gotitas tienen amplias aplicaciones, algunas de las cuales recién comienzan a realizarse en el área del descubrimiento de fármacos”, dijo Cooks. “Debido a que las reacciones son tan rápidas, se pueden realizar automáticamente, a pequeña escala, para crear candidatos a fármacos y luego analizar la actividad biológica, aún de manera automática y con un alto rendimiento. Hemos construido instrumentación para hacer esto”.

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