Los químicos sugieren que la vida primordial comenzó en el rocío del mar

Un equipo de químicos de la Universidad de Purdue en West Lafayette, Indiana, ha descubierto un mecanismo que puede explicar cómo se crearon por primera vez los ingredientes fundamentales de las células vivas en un pasado increíblemente lejano. Los científicos dicen que este mecanismo puede producir péptidos, los llamados "bloques de construcción" de la vida primordial, a partir de materia inorgánica en ambientes oceánicos, donde aparecieron los primeros microorganismos vivos hace unos 3 años, 7 mil millones de años.

Toda la vida vegetal y animal que existe ahora en el planeta se remonta a esos comienzos increíblemente remotos, a la primera preparación de la sopa primordial. Pero quedan preguntas importantes sobre cómo exactamente se formó la vida de la nada, o más específicamente de la mezcla de compuestos no vivos que se cree que se encontraron en los mares antiguos.

Secretos para comprender el origen de la vida primordial descubiertos en las gotas de agua marina. (Anton Maltsev/Adobe Stock)

Secretos para comprender el origen de la vida primordial descubiertos en las gotas de agua marina. ( anton maltsev /Acción de Adobe)

Índice
  1. Los orígenes de la vida primordial en la Tierra
  2. Recorriendo el viejo camino evolutivo
  3. Acelerar el ritmo de la evolución y el descubrimiento científico

Los orígenes de la vida primordial en la Tierra

En un artículo publicado en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS), los científicos de la Universidad de Purdue explican que "las condiciones que permiten la producción abiótica de péptidos en ambientes acuosos son un requisito previo para aceptar la química del origen de la vida". Sobre la base de este principio, los bioquímicos estaban encantados de descubrir lo que ellos llaman "una reactividad única de los aminoácidos libres en la interfaz aire-agua de las gotas de agua de tamaño micrométrico que conduce a la formación de 'isómeros peptídicos de escala de milisegundos'.

En su referencia a "la interfaz aire-agua de las gotas de agua del tamaño de una micra", describen la creación del rocío marino, el conglomerado espumoso de burbujas de aire blanco que se forma sobre el agua cuando las olas del océano chocan contra las playas o las rocas. orillas Los científicos han descubierto una reacción química especial en el rocío marino que crea péptidos a partir de aminoácidos libres, lo cual es de vital importancia porque se necesitaría algo equivalente para explicar cómo se desarrolló la vida en los océanos primitivos.

"Es básicamente la química detrás del origen de la vida", dijo Graham Cooks, profesor de química analítica en Purdue, en un Comunicado de prensa de la Universidad de Purdue . "Esta es la primera demostración de que las moléculas primordiales, los aminoácidos simples, forman péptidos de forma espontánea, los componentes básicos de la vida, en gotas de agua pura", dijo. "Es un descubrimiento dramático".

Graham Cooks ha estudiado la química de las gotas de agua durante décadas, descubriendo información sobre la detección del cáncer, el descubrimiento de fármacos y los orígenes de la vida primordial a través de la química de la Tierra primitiva. (Andrew Hancock/Universidad de Purdue)

Graham Cooks ha estudiado la química de las gotas de agua durante décadas, descubriendo información sobre la detección del cáncer, el descubrimiento de fármacos y los orígenes de la vida primordial a través de la química de la Tierra primitiva. (Andrés Hancock / Universidad de Purdue )

Recorriendo el viejo camino evolutivo

Los péptidos están hechos de cadenas cortas de aminoácidos y pueden contener entre dos y 50 de estas moléculas. Junto con las proteínas, son los bloques de construcción fundamentales de las células microbianas, vegetales y animales, y realizan una variedad de funciones biológicas esenciales. Las proteínas en realidad están hechas de estructuras peptídicas grandes y complejas, lo que hace que los péptidos sean esenciales para la construcción completa de una célula viva.

Los aminoácidos no tuvieron que evolucionar espontáneamente para aparecer en la Tierra. Los impactos de meteoritos depositan constantemente aminoácidos en bruto en la Tierra, un fenómeno que ocurrió con mucha más frecuencia hace miles de millones de años.

Sin embargo, los aminoácidos que flotan libremente no se habrían consolidado fácilmente en péptidos en los océanos antiguos. El problema es que cuando los aminoácidos se unen para crear péptidos, tienen que deshacerse de una molécula de agua para hacerlo, lo que sería imposible si los aminoácidos estuvieran completamente sumergidos en agua. El proceso de conversión habría requerido agua al principio, pero en algún momento los aminoácidos habrían tenido que liberarse del agua para formar péptidos.

Aquí es donde el rocío de un mar primordial habría venido al rescate. Las burbujas de aire en el rociado habrían transportado aminoácidos a la superficie del océano, donde estas burbujas habrían estallado y liberado corrientes de gotas de agua en movimiento rápido que habrían facilitado una interacción entre los aminoácidos y los productos químicos en la tierra. atmósfera. Cuando estas gotas se encuentran con la atmósfera, se producen reacciones químicas excepcionalmente rápidas, y esto podría haber creado péptidos a partir de cadenas abióticas de aminoácidos.

Los químicos de la Universidad de Purdue utilizaron espectrómetros de masas durante más de una década para estudiar las reacciones químicas en las gotas de agua. Su equipo genera espuma de mar artificial en el laboratorio, imitando lo que sucede en la naturaleza. "Las velocidades de las reacciones en las gotas son de cien a un millón de veces más rápidas que las mismas sustancias químicas que reaccionan en una solución a granel", dijo el profesor Cooks.

Debido a que estas reacciones son tan rápidas, hacen innecesaria la adición de catalizadores adicionales. Estas reacciones, que ocurrieron en los océanos de la Tierra hace miles de millones de años, habrían permitido la eventual evolución de la vida primordial, siguiendo un camino desde los aminoácidos hasta los péptidos, las proteínas, el ADN y más allá.

Meteorito golpeando la atmósfera terrestre. Los científicos creen que los elementos químicos necesarios para el origen de la vida primordial llegaron a la Tierra con asteroides y cometas. (James Thew/Adobe Stock)

Meteorito golpeando la atmósfera terrestre. Los científicos creen que los elementos químicos necesarios para el origen de la vida primordial llegaron a la Tierra con asteroides y cometas. ( james thew /Acción de Adobe)

Acelerar el ritmo de la evolución y el descubrimiento científico

Cabe señalar que en este experimento en particular, el análisis espectrométrico de masas mostró que rocío de mar podría crear péptidos espontáneamente. Pero las moléculas inducidas por pulverización inducidas en el laboratorio de Purdue eran exclusivamente dipéptidos, que contienen solo dos aminoácidos, el número mínimo posible en un péptido.

Se especula que el proceso de conglomerado de aminoácidos desencadenado por el rocío marino en los océanos primordiales habría generado una gama de péptidos más diversa y compleja que esta, como sería necesario para que finalmente se formara la vida. Pero los químicos de la Universidad de Purdue solo han encontrado los tipos más básicos de péptidos en los experimentos que han realizado hasta ahora.

Este resultado experimental es, sin embargo, notable y representa un gran avance en el conocimiento de lo que es posible, en comparación con lo que es solo teórico. Además de ofrecer información sobre el probable origen de vida primordial , los hallazgos de los científicos de la Universidad de Purdue también pueden tener aplicaciones médicas. Las rápidas reacciones químicas en el rocío marino simulado eventualmente podrían controlarse y personalizarse, tal vez para crear nuevos medicamentos.

"Si caminas por un campus universitario por la noche, los edificios con las luces encendidas son donde trabajan los químicos sintéticos", dijo el profesor Cooks. "Sus experimentos son tan lentos que se prolongan durante días o semanas. No es necesario, y utilizando la química de las gotas, hemos construido un dispositivo, que actualmente está en uso en Purdue, para acelerar la síntesis de nuevos productos químicos. y posibles nuevos medicamentos.

Imagen de Portada: Un nuevo estudio sugiere que la vida primordial surgió del rocío marino. La fuente: Rysak /Adobe Stock

Por Nathan Falde

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