DOSSIER:
Para que la vida se iniciara era imprescindible el agua, pero al mismo tiempo se requería un espacio fuera del agua para producir las reacciones originarias
1. La Vida Habría Comenzado En El Límite Entre El Agua Y El
Aire
Las primeras reacciones químicas que hicieron posible la vida en la Tierra se habrían originado a través de una súbita interacción entre el agua y el aire
Los científicos... reprodujeron estas condiciones naturales y comprobaron que en ese límite entre las gotas de agua y el aire se llevan a cabo de manera espontánea las reacciones que derivan en la formación de aminoácidos, péptidos y proteínas. En consecuencia, parece una explicación muy interesante para comprender cómo podrían haberse producido los enlaces químicos iniciales que inauguraron la magia de la vida en la Tierra primitiva.
Pablo Javier Piacente
El surgimiento de la vida en estanques cálidos hace unos 4.500 millones de años es una base relativamente sólida de la biología moderna. Ahora, un nuevo estudio sostiene que las reacciones químicas críticas que permitieron el desarrollo de la vida en la Tierra habrían tenido lugar gracias a un súbito contacto entre el aire y las gotas de agua, en una escala de tiempo de milisegundos.
Un grupo de científicos de la Universidad de Purdue, en Estados Unidos, habría identificado la química detrás del origen de la vida en la Tierra primitiva. El nuevo estudio, publicado recientemente en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), ha demostrado por primera vez que las moléculas primordiales, los aminoácidos simples, forman espontáneamente péptidos y proteínas, los componentes básicos de la vida, en gotas de agua pura.
El proceso habría tenido lugar en la interfaz aire-agua de las gotas de agua de tamaño micrométrico, conduciendo a la formación de péptidos en una escala de tiempo de milisegundos. Además de explicar las reacciones químicas iniciales que hicieron posible la vida en la Tierra hace alrededor de 4.500 millones de años, la investigación podría desbloquear formas de acelerar la síntesis química para el descubrimiento de nuevos fármacos, entre otras potenciales aplicaciones.
DILEMA QUÍMICO ACLARADO
De acuerdo a una nota de prensa, los científicos han teorizado durante décadas sobre el origen de la vida en la Tierra en los océanos o en pequeños estanques de agua cálida. La química detrás de la irrupción de la vida en estos contextos, sin embargo, sigue siendo un enigma. Los aminoácidos básicos, algo que los meteoritos entregaron diariamente a la Tierra primitiva, pueden reaccionar y unirse para formar péptidos, los componentes básicos de las proteínas y, finalmente, la vida.
Pero existe un detalle que no puede pasarse por alto: sorprendentemente, el proceso requiere la pérdida de una molécula de agua, algo que resulta muy poco probable en un ambiente húmedo, acuoso u oceánico. En consecuencia, para que la vida se iniciara era imprescindible el agua, pero al mismo tiempo se requería un espacio fuera del agua para producir las reacciones originarias. ¿Cómo y dónde tuvo lugar ese fenómeno?
Según los investigadores, el agua no está “húmeda” en todas sus partes. En los márgenes, donde la gota de agua se encuentra con la atmósfera o el aire, pueden tener lugar reacciones increíblemente rápidas que transforman los aminoácidos abióticos en los componentes básicos de la vida. De esta manera, los lugares en los cuales el rocío del mar atraviesa el aire y las olas golpean la tierra, o donde el agua dulce brota por una pendiente, son paisajes fértiles para la evolución potencial de la vida.
LAS REACCIONES QUÍMICAS INICIALES
En su investigación, los científicos estadounidenses reprodujeron estas condiciones naturales y comprobaron que en ese límite entre las gotas de agua y el aire se llevan a cabo de manera espontánea las reacciones que derivan en la formación de aminoácidos, péptidos y proteínas. En consecuencia, parece una explicación muy interesante para comprender cómo podrían haberse producido los enlaces químicos iniciales que inauguraron la magia de la vida en la Tierra primitiva.
Es importante destacar que la reacción observada en estos experimentos ocurrió sin la adición de ningún otro agente químico, catalizador o fuente de radiación. Los científicos rociaron microgotas de agua que contenían dos aminoácidos, glicina y L-alanina, en dirección a un dispositivo de espectrómetro de masas, para un análisis químico detallado. Allí demostraron que se formaba una cadena de dos aminoácidos, un dipéptido, en esas gotas.
Teniendo en cuenta que los dipéptidos pueden construir más cadenas de aminoácidos, se considera que los resultados implican que las microgotas en el aire podrían haber acelerado la construcción temprana de cadenas químicas esenciales, al exponer los aminoácidos disueltos al aire. En el contexto de la Tierra primitiva, estas microgotas pueden haberse producido, por ejemplo, en forma de rocío marino, dando lugar a los enlaces químicos básicos para que se desarrolle la vida.
_________________
REFERENCIA
Aqueous microdroplets enable abiotic synthesis and chain extension of unique peptide isomers from free amino acids. Dylan T. Holden, Nicolás M. Morato and R. Graham Cooks. PNAS (2022). DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.2212642119
______
Fuente:
Purdue University
2. La fuente de la vida: Las gotas de agua contienen el ingrediente secreto para
construir la vida
Químicos descubren la clave de la química terrestre primitiva, que podría acelerar la síntesis química para el descubrimiento de fármacos
Computer generated picture
Químicos de la Universidad de Purdue han descubierto un mecanismo para que se produzcan reacciones de formación de péptidos en el agua, algo que ha desconcertado a los científicos durante décadas.
"Se trata de la química del origen de la vida", afirma Graham Cooks, catedrático distinguido de química analítica Henry Bohn Hass de la Facultad de Ciencias de Purdue, y añade: "Es la primera vez que se demuestra que las moléculas primordiales, los aminoácidos simples, forman espontáneamente péptidos, los componentes básicos de la vida, en gotas de agua pura. Es un descubrimiento espectacular".
Esta química basada en el agua, que da lugar a las proteínas y, por tanto, a la vida en la Tierra, también podría conducir al desarrollo más rápido de medicamentos para tratar las enfermedades más debilitantes de la humanidad. El descubrimiento del equipo se ha publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
Desde hace décadas, los científicos han sostenido la teoría de que la vida en la Tierra comenzó en los océanos. Sin embargo, la química seguía siendo un enigma. Los aminoácidos crudos -algo que los meteoritos entregaban diariamente a la Tierra primitiva- pueden reaccionar y unirse para formar péptidos, los componentes básicos de las proteínas y, finalmente, de la vida. Pero el proceso requiere la pérdida de una molécula de agua, lo que parece muy poco probable en un entorno húmedo, acuoso u oceánico. Para que la vida se formara, necesitaba agua. Pero también necesitaba espacio lejos del agua.
Cooks, experto en espectrometría de masas y química de la Tierra primitiva, y su equipo han descubierto la respuesta al enigma: "El agua no está mojada en todas partes". En los márgenes, donde la gota de agua se encuentra con la atmósfera, pueden producirse reacciones increíblemente rápidas que transforman los aminoácidos abióticos en los componentes básicos de la vida. Los lugares en los que el rocío del mar vuela en el aire y las olas golpean la tierra, o donde el agua dulce baja a borbotones por una ladera, fueron paisajes fértiles para la evolución potencial de la vida.
Los químicos han pasado más de 10 años utilizando espectrómetros de masas para estudiar las reacciones químicas en las gotas que contienen agua.
"La velocidad de las reacciones en las gotas es entre cien y un millón de veces más rápida que la de las mismas sustancias químicas en una solución a granel", explica Cooks.
La velocidad de estas reacciones hace innecesarios los catalizadores, lo que acelera las reacciones y, en el caso de la química de la Tierra primitiva, hace posible la evolución de la vida. Entender cómo funciona este proceso ha sido el objetivo de décadas de investigación científica. El secreto de cómo surgió la vida en la Tierra puede ayudar a los científicos a entender por qué ocurrió e informar sobre la búsqueda de vida en otros planetas, o incluso lunas.
La comprensión de cómo los aminoácidos se transforman en proteínas y, finalmente, en formas de vida, revoluciona la comprensión de los científicos sobre la síntesis química. Esa misma química podría ahora ayudar a los químicos sintéticos a acelerar las reacciones críticas para descubrir y desarrollar nuevos fármacos y tratamientos terapéuticos para las enfermedades.
"Si se pasea por un campus académico por la noche, los edificios con las luces encendidas son aquellos en los que trabajan los químicos sintéticos", explica Cooks. "Sus experimentos son tan lentos que se prolongan durante días o semanas. Esto no es necesario, y utilizando la química de gotas, hemos construido un aparato, que se está utilizando en Purdue ahora, para acelerar la síntesis de nuevos productos químicos y potenciales nuevos medicamentos."
Publicación original
________
Nota
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
________
Fuente:
