¿Cómo pudieron surgir las primeras moléculas orgánicas que se convirtieron en la base de la biología de la Tierra? Un estudio ahora arroja luz sobre el posible papel del polvo de asteroide que alguna vez cayó sobre nuestro planeta. Las simulaciones de modelos indican que este material «rico» puede haberse acumulado en gran medida en los agujeros de deshielo en la Tierra primitiva. Allí, el cóctel especial de sustancias puede haber desencadenado la química prebiótica que se encontraba en las primeras etapas del desarrollo de la vida, dicen los investigadores.
La vida siempre produce vida nueva: pero ¿cómo se dio el primer paso? Sigue siendo un misterio cómo la materia inanimada alguna vez formó compuestos complejos que permitieron la autorreplicación y el metabolismo. En principio, parece claro que las moléculas orgánicas complejas se formaron inicialmente mediante procesos químicos: se supone que en los primeros 500 millones de años de la historia de la Tierra, la química prebiótica produjo ARN, ADN, ácidos grasos y proteínas. Estos componentes básicos pueden entonces haberse combinado funcionalmente, creando las primeras unidades biológicas. Sin embargo, la formación más temprana de los elementos básicos no parece inevitable. Para que estas complejas moléculas orgánicas se creen mediante reacciones químicas, se requieren concentraciones relativamente altas de los elementos nitrógeno, azufre, carbono y fósforo. Pero los cócteles correspondientes difícilmente pueden formarse a partir de material terrestre, ya que éste no contiene grandes cantidades de estas sustancias.
Elementos de la vida desde el espacio.
Sin embargo, desde hace tiempo se sospecha que los asteroides podrían haber proporcionado cantidades importantes, porque se ha demostrado que son ricos en los elementos necesarios para la vida. Pero esta explicación es controvertida. Porque los meteoritos fragmentados transportan sustancias sólo en un entorno limitado. El equipo de investigación dirigido por Craig Walton, del Instituto Federal de Tecnología de Zúrich, examinó otra posibilidad: el polvo de los asteroides destrozados podría haberse convertido en un “fertilizante” para los procesos prebióticos en la Tierra. Sin embargo, hasta ahora se ha argumentado que el material era demasiado escaso para proporcionar cantidades significativas de sustancias. «Pero si se tienen en cuenta los procesos que podrían haber conducido a una fusión, las cosas se ven diferentes», dice Walton.
Para arrojar luz sobre hasta qué punto el polvo cósmico podría haber proporcionado química prebiótica, Walton y sus colegas han desarrollado simulaciones de modelos. Esto incluyó especulaciones sobre el alcance de la lluvia de polvo anterior. Incluso hoy en día, cada año caen a la Tierra unas 30.000 toneladas de partículas de polvo cósmico desde el espacio. Pero según los investigadores, se puede suponer que al comienzo de la historia del desarrollo de nuestro planeta, millones de toneladas cayeron debido a las entonces frecuentes colisiones de asteroides. Los modelos también incorporaron hipótesis sobre las condiciones de la Tierra joven, así como datos sobre posibles procesos de acumulación de polvo cósmico. «Investigaciones recientes han proporcionado evidencia de que la superficie de la Tierra se ha enfriado y solidificado muy rápidamente y que se han formado grandes capas de hielo», dice Walton.
Espolvorea sopa primordial en los agujeros para derretir el hielo.
Como informa el equipo, a partir de las simulaciones quedó claro que es posible que se hayan formado áreas con importantes concentraciones de polvo, que también se reponían continuamente con suministros. Áreas de la Tierra que alguna vez estuvieron cubiertas de hielo se han convertido en lugares privilegiados para las acumulaciones. En particular, podría haber entrado en juego un efecto todavía conocido en los glaciares y casquetes polares: las superficies del hielo a menudo parecen sucias y, especialmente en los agujeros donde se acumula el agua derretida, los sedimentos previamente arrojados sobre el hielo se acumulan fuertemente. Las simulaciones muestran que el polvo cósmico pudo haber estado alguna vez muy concentrado en los llamados agujeros de crioconita.
Como explican los investigadores, es posible que los elementos relevantes se hayan liberado de las partículas de polvo presentes en estos agujeros de crioconita. Tan pronto como su concentración en el agua alcanzó un umbral crítico, las reacciones químicas podrían haber comenzado por sí solas y conducir a la formación de moléculas orgánicas que son el origen de la vida, afirman los científicos. Ni siquiera las bajas temperaturas habrían sido desfavorables: “El frío no perjudica la química orgánica, al contrario. Las reacciones son más selectivas y específicas a bajas temperaturas que a altas temperaturas”, explica Walton. Por ejemplo, ya se ha demostrado que en determinadas concentraciones de sustancias y temperaturas cercanas al punto de congelación se pueden formar moléculas orgánicas complejas.
Walton y sus colegas esperan que su tesis estimule una vez más el debate sobre los orígenes de la biología de la Tierra: “Nuestro estudio probablemente generará controversia. Pero también podría dar lugar a nuevas ideas sobre el origen de la vida”, afirma Walton. Él y sus colegas planean respaldar sus hallazgos teóricos con datos experimentales. En concreto, quieren recrear las condiciones que podrían haber existido en los agujeros de fusión prehistóricos en recipientes de laboratorio y así examinar si se forman moléculas biológicamente relevantes.
Fuente: Instituto Federal de Tecnología de Zúrich, artículo especializado: Nature Astronomy doi: 10.1038/s41550-024-02212-z
