La vida en la Tierra se basa en una serie de reacciones químicas que involucran moléculas orgánicas complejas, como los aminoácidos, las bases nucleicas y los azúcares. Estas moléculas son los componentes básicos de las proteínas, el ADN y el ARN, que a su vez son esenciales para el funcionamiento de las células vivas.
Pero, ¿cómo se originaron estas moléculas en un planeta que hace miles de millones de años era un lugar hostil, sometido a altas temperaturas, radiación y bombardeo de meteoritos?
Un equipo de investigadores de la Universidad Ludwig Maximilian de Munich, en Alemania, ha propuesto una posible respuesta a este enigma. Según su hipótesis, las moléculas orgánicas se formaron y se concentraron en las redes de fracturas rocosas que se hallaban en el subsuelo, aprovechando los gradientes térmicos que se generaban por el calor interno de la Tierra.
Estas fracturas, que tendrían un grosor de unos pocos micrómetros, actuarían como un laboratorio natural en el que las moléculas se separarían y se purificarían de otras sustancias, facilitando así las reacciones químicas necesarias para la aparición de la vida.
Para probar su idea, los científicos crearon una cámara de flujo térmico del tamaño de una carta de juego, que simulaba las condiciones de las fracturas rocosas. Calentaron un lado de la cámara a 25°C y el otro a 40°C, creando así un gradiente de temperatura a lo largo del cual las moléculas se moverían por un proceso llamado termofóresis. La sensibilidad de una molécula a este proceso depende de su tamaño, su carga eléctrica y su interacción con el fluido en el que está disuelta.
En un experimento de 18 horas en la cámara de flujo térmico, encontraron que varias moléculas se concentraban en diferentes partes de la cámara según su sensibilidad a la termofóresis. Entre estas moléculas se encontraban muchos aminoácidos y las bases A, T, G y C, que son un componente clave del ADN. Este efecto se magnificaba aún más cuando creaban una red de tres cámaras interconectadas, de nuevo con un lado de la red a 25°C y el otro a 40°C.
Las cámaras adicionales enriquecían aún más los compuestos concentrados por la primera. En una simulación matemática con 20 cámaras interconectadas, que podría parecerse mejor a la complejidad de un sistema natural de fracturas, encontraron que el enriquecimiento de las diferentes moléculas se amplificaba todavía más. En una cámara, el aminoácido glicina alcanzaba concentraciones unas 3000 veces mayores que las de otro aminoácido, la isoleucina, a pesar de que entraban en la red con la misma concentración.
Los investigadores también demostraron que este proceso de enriquecimiento podía permitir que ocurriera una reacción que de otro modo sería extremadamente difícil. Mostraron que las moléculas de glicina podían unirse entre sí cuando aumentaba la concentración de una molécula que cataliza la reacción llamada trimetafosfato (TMP).
Estos resultados sugieren que las redes de fracturas rocosas podrían haber sido el escenario donde se formaron las moléculas de la vida, aprovechando la energía térmica de la Tierra y la diversidad de compuestos orgánicos que se habrían formado por la síntesis prebiótica.
Estas moléculas se habrían concentrado, separado y reaccionado entre sí, dando lugar a estructuras cada vez más complejas y funcionales, que eventualmente habrían dado origen a las primeras células vivas.
Las redes de fracturas rocosas podrían haber sido el escenario donde se formaron las moléculas de la vida.
Este escenario es compatible con otras hipótesis sobre el origen de la vida, como la que propone que la vida surgió en las fuentes hidrotermales submarinas, donde también se producen gradientes térmicos y químicos. Sin embargo, las fracturas rocosas tendrían la ventaja de ser más estables y menos expuestas a las fluctuaciones ambientales que las fuentes hidrotermales.
Además, las fracturas rocosas podrían haber sido más abundantes y accesibles en la Tierra primitiva, lo que aumentaría la probabilidad de que se dieran las condiciones adecuadas para la emergencia de la vida.
El estudio, publicado en la revista Nature el pasado 3 de abril, abre nuevas perspectivas para comprender cómo se originó la vida en la Tierra, y quizás también en otros planetas. Los autores esperan que sus hallazgos estimulen más investigaciones experimentales y teóricas sobre este fascinante tema.
Referencias:
- Matreux, T., Aikkila, P., Scheu, B. et al. Heat flows enrich prebiotic building blocks and enhance their reactivity. Nature 628, 110–116 (2024).