Cómo empezó la vida en la Tierra? Científicos parecen haber encontrado la respuesta tras recrear un experimento

DIARIO EL MATERO, Según una nueva investigación, los intercambios de "microrrayos o microrrelámpagos" entre las gotas de agua podrían haber generado los componentes fundamentales para la creación de la vida en la Tierra. En la imagen, una ola rompe en la playa White Sand Beach en la isla tailandesa de Koh Chang. 

Según una nueva investigación, los intercambios de "microrrayos o microrrelámpagos" entre las gotas de agua podrían haber generado los componentes fundamentales para la creación de la vida en la Tierra. En la imagen, una ola rompe en la playa White Sand Beach en la isla tailandesa de Koh Chang. - Frank Bienewald/LightRocket/Getty ImagesMás

“¡Está vivo! ¡ESTÁ VIVO!”

Tal como exclamó, por su logro, el Dr. Henry Frankenstein en la película “Frankenstein” de 1931. Ese fue un momento electrizante de más de una manera. A la vez que los enormes rayos y la energía crepitaban, el monstruo de Frankenstein se sacudía en una mesa de laboratorio y su cuerpo cobraba vida gracias al poder de la electricidad.

La energía eléctrica también puede haber generado el inicio de la vida en la Tierra hace miles de millones de años, aunque con un poco menos de escenografía que esa escena clásica de la película.

La Tierra tiene alrededor de 4.500 millones de años, y la evidencia fósil más antigua de sus inicios (los estromatolitos, u organismos microscópicos conservados en capas conocidas como esteras o tapetes microbianos) tiene unos 3.500 millones de años. Sin embargo, algunos científicos sospechan que la vida se originó incluso antes, emergiendo de moléculas orgánicas acumuladas en cuerpos de agua primitivos, una mezcla que a veces se denomina caldo primigenio.

Pero ¿de dónde vino ese material orgánico en primer lugar? Hace décadas, los investigadores propusieron que los rayos causaban reacciones químicas en los océanos de la Tierra y producían espontáneamente las moléculas orgánicas.

Ahora, una nueva investigación publicada el 14 de marzo en la revista Science Advances sugiere que las efervescencias de los “microrrayos o microrrelámpagos” apenas visibles, generados entre gotas cargadas de agua nebulizada, podrían haber sido lo suficientemente potentes como para generar aminoácidos a partir de material inorgánico. Los aminoácidos (moléculas orgánicas que se combinan para formar proteínas) son los componentes básicos de la vida y habrían sido el primer paso hacia la evolución de la vida.

“Se acepta que es casi seguro que se requirió un catalizador energético para facilitar algunas de las reacciones que llevaron al origen de la vida en la Tierra”, dijo la astrobióloga y geobióloga Dra. Amy J. Williams, profesora asociada en el departamento de geociencias de la Universidad de Florida. Para que se formen los aminoácidos, es necesario que átomos de nitrógeno puedan unirse con carbono. Liberar los átomos del gas nitrógeno requiere que se rompan los poderosos enlaces moleculares y de una enorme cantidad de energía, según Williams, que no participó en la investigación.

“Los rayos, o en este caso, los microrrayos, tienen la energía para romper los enlaces moleculares y, por lo tanto, facilitar la generación de nuevas moléculas que son importantes para el origen de la vida en la Tierra”, dijo Williams a CNN en un correo electrónico.

Niebla y microrrelámpagos

Para recrear un escenario que pudo haber producido las primeras moléculas orgánicas de la Tierra, los investigadores se basaron en experimentos de 1953, cuando los químicos estadounidenses Stanley Miller y Harold Urey elaboraron una mezcla de gases que imitaba la atmósfera de la Tierra en sus inicios. Miller y Urey combinaron amoníaco (NH3), metano (CH4), hidrógeno (H2) y agua, colocaron su “atmósfera” dentro de una esfera de vidrio y le aplicaron electricidad, produciendo aminoácidos simples que contenían carbono y nitrógeno. El experimento de Miller-Urey, como se le conoce ahora, respaldaba la teoría científica de la abiogénesis, que dice que la vida podía surgir de moléculas no vivas.

Para el nuevo estudio, los científicos revisaron los experimentos de 1953, pero dirigieron su atención hacia la actividad eléctrica en una escala más pequeña, dijo el autor principal del estudio, el Dr. Richard Zare, profesor de la cátedra Marguerite Blake Wilbur de Ciencias Naturales y también profesor de química en Stanford University en California. Zare y sus colegas observaron el intercambio de electricidad entre gotas de agua cargadas que miden entre 1 micrón y 20 micrones de diámetro. (El ancho de un cabello humano es de 100 micrones).

“Las gotas grandes tienen carga positiva. Las gotas pequeñas tienen carga negativa”, le dijo Zare a CNN.

“Cuando las gotas que tienen cargas opuestas están muy juntas, los electrones pueden saltar de la gota cargada negativamente a la gota cargada positivamente”.

El químico estadounidense Stanley Miller, utiliza los equipos originales de laboratorio, recrea el experimento Miller-Urey, que respalda la teoría científica de que la vida podría surgir de moléculas no vivas. - Roger Ressmeyer/Corbis/Getty Images

El químico estadounidense Stanley Miller, utiliza los equipos originales de laboratorio, recrea el experimento Miller-Urey, que respalda la teoría científica de que la vida podría surgir de moléculas no vivas. - Roger Ressmeyer/Corbis/Getty ImagesMás

Los investigadores mezclaron amoníaco, dióxido de carbono, metano y nitrógeno en un recipiente de vidrio, luego rociaron los gases con agua nebulizada, usando una cámara de alta velocidad para capturar débiles destellos de los microrrayos en el vapor. Cuando examinaron el contenido del recipiente, encontraron moléculas orgánicas con enlaces carbono-nitrógeno. Estos incluían el aminoácido glicina y el uracilo, una base de nucleótidos que se encuentra en el ARN.

“No descubrimos ninguna química nueva; de hecho, hemos reproducido toda la química que Miller y Urey hicieron en 1953”, dijo Zare. El equipo tampoco descubrió nueva física, agregó. Los experimentos se basaron en principios conocidos de la electrostática.

“Lo que, sí hemos hecho, por primera vez, es ver que las pequeñas gotas, cuando se forman a partir del agua, en realidad emiten luz y obtienen esta chispa”, dijo Zare. “Eso es nuevo. Y esa chispa provoca todo tipo de transformaciones químicas”.

El agua y la vida

Es probable que los rayos fueran demasiado infrecuentes para producir aminoácidos en cantidades suficientes para generar vida, dicen los investigadores.

- Mariana Suárez/AFP/Getty Images

Los rayos o relámpagos son una demostración dramática de energía eléctrica, pero también son esporádicos e impredecibles. Incluso en una Tierra volátil hace miles de millones de años, los relámpagos pueden haber sido demasiado infrecuentes para producir aminoácidos en cantidades suficientes para la vida, un hecho que ha puesto en duda tales teorías en el pasado, dijo Zare.

El rocío de agua, sin embargo, habría sido más común que los rayos. Un escenario más probable es que los microrrayos generados por la niebla emitían descargas que producían aminoácidos en zonas de concentración de agua y charcos, donde las moléculas podrían acumularse y formar moléculas más complejas, lo que finalmente llevaría a la evolución de la vida.

“Las microdescargas entre microgotas de agua obviamente cargadas producen todas las moléculas orgánicas observadas previamente en el experimento de Miller-Urey”, dijo Zare. “Proponemos que este es un nuevo mecanismo para la síntesis prebiótica de moléculas que constituyen los componentes básicos de la vida”.

Sin embargo, incluso con los nuevos hallazgos sobre los microrrayos o microrrelámpagos, siguen existiendo interrogantes sobre los orígenes de la vida, añadió. Si bien algunos científicos apoyan la noción de que al inicio, los primeros bloques de construcción de la vida se originaron por cargas eléctricas, una hipótesis alternativa a la abiogénesis propone que los primeros aminoácidos de la Tierra se generaron alrededor de respiraderos hidrotermales en el fondo marino, producidos por una combinación de agua de mar, fluidos ricos en hidrógeno y una presión extrema.

Otra hipótesis sugiere que las moléculas orgánicas no se originaron en la Tierra en absoluto. Más bien, que se formaron en el espacio y fueron transportados hasta aquí por cometas o fragmentos de asteroides, un proceso conocido como panspermia.

“Todavía no sabemos la respuesta a esta pregunta”, dijo Zare. “Pero creo que estamos más cerca de entender algo más sobre lo que podría haber sucedido”.

Aunque es posible que los detalles de los orígenes de la vida en la Tierra nunca se expliquen por completo, “este estudio proporciona otra vía para la formación de moléculas fundamentales para el origen de la vida”, dijo Williams. “El agua es un aspecto omnipresente de nuestro mundo, dando lugar al apodo de ‘Planeta Azul’ para describir la Tierra desde el espacio. Tal vez la caída del agua, el elemento más crucial que nos sostiene, también jugó un papel más importante en el origen de la vida en la Tierra de lo que reconocíamos anteriormente”.

Mindy Weisberger es una escritora científica y productora de medios cuyo trabajo ha aparecido en Live Science, Scientific American y la revista How It Works.

Imagen de una galaxia obtenida gracias al telescopio espacial Gaia, publicada el 3 de diciembre de 2020 por la Agencia Espacial Europea (ESA) (Handout)

El telescopio espacial europeo Gaia, que revolucionó el conocimiento de la Vía Láctea, quedó fuera de servicio este jueves, tras una fecunda vida de descubrimientos que alimentarán las investigaciones de los astrónomos durante décadas.

Lanzado el 19 de diciembre de 2013 por la Agencia Espacial Europea (ESA), Gaia realizó sus observaciones desde una órbita estable a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, en el punto de Lagrange L2.

Para evitar que, una vez inactivo, amenace a otros instrumentos que trabajan en ese lugar, como los telescopios espaciales James Webb o Euclid, los ingenieros de la Agencia Espacial Europea enviaron este jueves las últimas órdenes a Gaia.

Sus motores recibieron la orden de impulsarlo a una "órbita de retiro" alrededor del Sol, con la garantía de que permanecerá al menos a diez millones de kilómetros de la Tierra durante los próximos cien años.

A lo largo de once años, este ojo galáctico permitió crear un verdadero mapa de la galaxia y permitió comprender mejor su origen, su evolución y su forma actual.

Gaia permitió elaborar un catálogo de más de 1.800 millones de estrellas, cuyas posiciones, características y movimientos revelan su historia.

Un estudio del año pasado identificó dos grupos de estrellas primitivas, en el corazón de la galaxia, que habrían dado origen a su formación hace más de 12.000 millones de años.

Los astrónomos también descubrieron que luego creció y aumentó absorbiendo otras galaxias, incluida una llamada Gaia-Encelado, hace 10.000 millones de años.

Y que sigue creciendo, desgarrando lentamente hasta el día de hoy la galaxia enana de Sagitario.

Los expertos comprenden ahora mejor cómo se distribuye la materia en la Vía Láctea, que cuenta con al menos 100.000 millones de estrellas.

El telescopio también ha observado el llamado grupo local, poblado por más de cincuenta galaxias y cúmulos estelares.

Gaia ha registrado además las trayectorias de 150.000 asteroides en el Sistema Solar y la presencia de varias docenas de agujeros negros en la Vía Láctea.

- "Muy difícil desconectarlos" -

El jueves, la misión de Gaia echó el telón con una serie de comandos transmitidos desde el Centro Europeo de Operaciones Espaciales en Darmstadt (ESOC), en Alemania.

Los ingenieros desconectaron uno a uno todos los sistemas de redundancia diseñados originalmente para permitir que el telescopio sobreviviera a los peligros del espacio, como tormentas de radiación o impactos de micrometeoritos.

"Las naves espaciales están diseñadas para que no se puedan apagar fácilmente, es muy difícil desconectarlas", explicó Tiago Nogueira, ingeniero de operaciones de la ESA, a AFP.

El equipo del ESOC apagó los instrumentos de Gaia antes de averiar expresamente su software a bordo, y finalmente desactivó su módulo de comunicación y su computadora central.

La explotación del aluvión de datos transmitidos por la máquina está lejos de terminar.

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La misión entregará normalmente en 2026 su cuarto catálogo del cielo, elaborado con los primeros cinco años y medio de la misión.

El catálogo final, con diez años y medio de observaciones, se espera hacia 2030.