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Química a 10 Kelvin

Por: William Brown, Biofísico de Resonance Science Foundation

En nuestro modelo de unificación -La Red del Espaciomemoria Unificada: de la Cosmogénesis a la Conciencia- [1], introducimos la idea de la biogénesis universal, en la que destacamos la observación sobre que el universo no sólo es óptimamente biofílico -con las constantes de la naturaleza establecidas dentro de un rango óptimo para que existan estados complejos de la materia, como el sistema vivo- , sino que la dinámica de ordenación negentrópica de la red del espaciomemoria universal es tal, que los estados que impulsan la biogénesis se encontrarán de forma ubicua en todo el universo. Por ello, una de las principales predicciones del modelo es que en cualquier lugar del universo donde se den las condiciones propicias para los procesos químicos orgánicos, existe una buena probabilidad de encontrar vida y, por tanto, deberíamos esperar encontrar vida en muchos exoplanetas y lunas de todo el universo. 

Incluso antes de -La Red del Espaciomemoria Unificada-, se sabía que los ingredientes básicos del sistema viviente pueden encontrarse de forma ubicua: moléculas orgánicas como los ácidos nucleicos, los aminoácidos y los lípidos de las membranas, pueden encontrarse en abundancia en el espacio interestelar, en las nebulosas, en los cometas y meteoroides [2]. Además, el agua se encuentra en gran abundancia, formando parte del cuerpo helado de los cometas y de muchos otros cuerpos celestes e interestelares.

Por ello, se suele creer que los materiales para la vida, incluida el agua, se depositaron en la Tierra primigenia a partir de cuerpos cometarios, de modo que, en los niveles más básicos, la vida se origina en las nebulosas interestelares, donde se produce la síntesis bioquímica de los componentes básicos. Esto en sí mismo es una forma de panspermia galáctica [3], aunque es muy posible (y un día puede confirmarse observacionalmente) que células completamente formadas se dispersen en el medio interestelar y siembren planetas (y lunas) primordiales con vida, que esté lista desde el salto, una observación que sería una confirmación del principal postulado y predicción de La Red del Espaciomemoria Unificada.

Uno de los problemas que plantea la idea de que los componentes básicos de la vida se formen en medios interestelares y luego se depositen en planetas primordiales, es que no se han observado moléculas orgánicas mucho más complejas que los aminoácidos simples, por lo que se plantea la cuestión de si el medio interestelar es propicio para las reacciones de polimerización que producirían las grandes macromoléculas típicas (y necesarias) del sistema vivo.

Por ejemplo, las proteínas son largas cadenas de aminoácidos unidos covalentemente que interactúan con el agua para plegarse en configuraciones tridimensionales muy específicas. La cadena de aminoácidos que componen estos polímeros es lo que codifican los genes del ADN -los genes son secuencias de codones que especifican un orden secuencial de aminoácidos polimerizados en una larga cadena- y las configuraciones tridimensionales, e incluso las configuraciones espaciotemporales 4d de estas largas cadenas polipeptídicas (proteínas), son las que permiten las vías enzimáticas y bioquímicas que son la vida.

Los experimentos en el laboratorio que recapitulan las condiciones del espacio interestelar y de las nebulosas, han sido capaces de sintetizar todos los componentes básicos de la vida (aminoácidos, ácidos nucleicos y lípidos), pero hasta hace poco no habían producido un polímero complejo como los polipéptidos, los cuales son el caballo de batalla de la célula.

Ahora, un equipo de astrobiólogos del Instituto Max Planck del área de Astronomía, ha demostrado experimentalmente que la condensación de átomos de carbono en la superficie de partículas sólidas frías (polvo cósmico), conduce a la formación de monómeros isoméricos de poliglicina (una cadena polipeptídica que se forma a partir de la unión de muchos aminoácidos de glicina) [4]. El estudio está publicado en Nature Astronomy.

Del Instituto Max Planck: Un nuevo tipo de reacción química puede explicar cómo pueden formarse péptidos en las capas heladas de los granos de polvo cósmico. Esos péptidos podrían haber sido transportados a la Tierra primitiva por meteoritos, asteroides o cometas. © S. Krasnokutski / Departamento de Gráficos del MPIA.

El equipo ha demostrado que la química involucra a tres de las especies más abundantes (CO, C y NH3) presentes en las nubes moleculares de formación estelar y procede a través de una vía novedosa. Una característica notable es que la investigación demuestra que esta vía química específica, se salta la etapa de formación de aminoácidos en la síntesis de proteínas y ocurre en el vacío del espacio a 10 kelvin (-263,15 °C). Esto es importante porque mientras que el agua líquida es necesaria en gran medida para la síntesis prebiótica de péptidos (aminoácidos), la etapa secundaria de polimerización requiere la expulsión del agua para que se produzca la condensación de los aminoácidos. Además, los ataques hidrofílicos del agua líquida tenderán a hidrolizar -o romper- las cadenas de aminoácidos, impidiendo así su polimerización y la formación de polipéptidos (proteínas).

Al demostrar que los polipéptidos pueden formarse sin la presencia de radiación ionizante o agua líquida, a 10 kelvin, el equipo de investigación ha demostrado que la formación de grandes moléculas orgánicas complejas es posible en el medio interestelar. El estudio es significativo porque la entrega de biopolímeros formados por esta química a planetas rocosos en la zona habitable podría ser, como ya comentamos, un elemento importante en los orígenes de la vida.

Si las grandes macromoléculas orgánicas y los polímeros pueden formarse en el espacio interestelar, significará una mayor probabilidad de encontrar vida en muchos sistemas planetarios y satélites dentro de zonas o condiciones habitables: una gran abundancia y diversidad de vida en el universo, tal y como se predice en nuestro manuscrito de La Red del Espaciomemoria Unificada.

Una vez que esto se haya verificado observacionalmente, se podrá abordar el siguiente postulado de nuestro modelo de unificación: ¿si la vida no es una casualidad que ocurre con poca frecuencia, es posible que la vida y la conciencia asociada al sistema vivo, desempeñen un papel más integral y dinámico en la física del universo que el de un mero accidente epifenomenológico?

Referencias

[1] N. Haramein, W. D. Brown, and A. Val Baker, “The Unified Spacememory Network: from Cosmogenesis to Consciousness,” Neuroquantology, vol. 14, no. 4, Jun. 2016, doi: 10.14704/nq.2016.14.4.961.

[2] S. A. Krasnokutski, “Did life originate from low-temperature areas of the Universe?,” Low Temperature Physics, vol. 47, no. 3, pp. 199–205, Mar. 2021, doi: 10.1063/10.0003519.

[3] I. Ginsburg, M. Lingam, and A. Loeb, “Galactic Panspermia,” ApJL, vol. 868, no. 1, p. L12, Nov. 2018, doi: 10.3847/2041-8213/aaef2d.

[4] S. A. Krasnokutski, K.-J. Chuang, C. Jäger, N. Ueberschaar, and T. Henning, “A pathway to peptides in space through the condensation of atomic carbon,” Nat Astron, vol. 6, no. 3, Art. no. 3, Mar. 2022, doi: 10.1038/s41550-021-01577-9.

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