Los aminoácidos forman millones de proteínas que impulsan los engranajes químicos de la vida, incluidas las funciones corporales esenciales en los animales. Debido a la relación de los aminoácidos con los seres vivos, los científicos están ansiosos por comprender los orígenes de estas moléculas. Después de todo, los aminoácidos pueden haber ayudado a generar vida en la Tierra después de haber llegado aquí hace unos 4 mil millones de años mediante pedazos de asteroides o cometas.
Pero si es así, ¿se produjeron aminoácidos dentro de asteroides o cometas? ¿O los ingredientes crudos de la vida vinieron intactos de la nube molecular interestelar de hielo, gas y polvo que formó nuestro sistema solar y muchos otros?
Si los aminoácidos se formaran en nuestro sistema solar, entonces la vida podría ser única aquí. Pero si provinieran de una nube interestelar, estos precursores de la vida también podrían haberse extendido a otros sistemas solares.
Los científicos del Goddard Space Flight Center de la NASA (en Greenbelt, Maryland) buscaron explorar cómo los aminoácidos y las aminas, sus primos químicos, pueden haberse formado simulando una mini evolución cósmica en el laboratorio. Los investigadores hicieron hielos como los que se encuentran en las nubes interestelares, los bombardearon con radiación y luego expusieron el material sobrante, que incluía aminas y aminoácidos, al agua y al calor para replicar las condiciones que habrían experimentado dentro de los asteroides.
“Lo importante es que los componentes básicos de la vida tienen un fuerte vínculo no solo con los procesos en el asteroide, sino también con los de la nube interestelar madre”, dijo Danna Qasim, quien trabajó en este experimento mientras era estudiante posdoctoral en el Goddard de 2020 a 2022. Qasim ahora es científica investigadora en el Southwest Research Institute (en San Antonio) y autora principal de un estudio publicado el 9 de enero en la revista ACS Earth and Space Chemistry.
Para su estudio, Qasim y sus colegas hicieron hielo a partir de moléculas que los telescopios han detectado comúnmente en las nubes interestelares, como agua, metanol, dióxido de carbono y amoníaco. Luego, utilizando un acelerador de partículas Van de Graaff en el Goddard, aplicaron protones de alta energía en los hielos para imitar la radiación cósmica que los hielos habrían experimentado en una nube molecular. El proceso de radiación rompió moléculas simples. Esas moléculas se recombinaron en aminas y aminoácidos más complejos, como la etilamina y la glicina. Los aminoácidos quedaron en residuos pegajosos.
Créditos: NASA Goddard/Jason Dworkin.
“Esperamos que estos residuos de la nube interestelar se transfieran al disco protoplanetario que crea un sistema solar, incluidos los asteroides”, dijo Qasim.
Luego realizaron las simulaciones de asteroides. Al sumergir los residuos en tubos de agua y calentarlos a diferentes temperaturas y por diferentes tiempos, los científicos replicaron las condiciones dentro de algunos asteroides hace miles de millones de años, llamadas “alteración acuosa”. Posteriormente, analizaron los efectos que estas condiciones cálidas y acuosas tenían en las moléculas.
Descubrieron que los tipos de aminas y aminoácidos creados en los hielos interestelares de laboratorio, y sus proporciones, se mantuvieron constantes independientemente de las condiciones del asteroide. Esto implica que las aminas y los aminoácidos pueden permanecer intactos mientras migran de la nube interestelar a un asteroide. Pero cada molécula reaccionó de manera diferente a las condiciones de cada asteroide dependiendo de cuánto calor aplicaron los investigadores y durante cuánto tiempo. Los niveles de glicina se duplicaron después de 7 días de simulaciones de asteroides, por ejemplo, mientras que los niveles de etilamina apenas fluctuaron.
Muchos otros científicos han creado hielos interestelares y los han llenado de radiación. Al igual que el equipo de Goddard, también descubrieron que este proceso crea aminas y aminoácidos. Pero el conjunto de compuestos producidos en los laboratorios no coincide con el conjunto detectado en los meteoritos. Los meteoritos son piezas de asteroides y, tal vez, cometas que los científicos pueden encontrar en la superficie de la Tierra y trasladar al laboratorio para realizar pruebas.
Qasim y sus colegas querían investigar esta discrepancia, por lo que diseñaron un experimento, el primero en añadir simulaciones de asteroides al experimento del hielo. El proceso comenzó con una idea de Christopher Materese, un científico investigador del Goddard que fue el investigador principal de este proyecto. Materese se preguntó si las condiciones de los asteroides eran el eslabón perdido entre el hielo interestelar hecho en el laboratorio y las composiciones de meteoritos.
“Los experimentos de laboratorio centrados únicamente en la irradiación de hielo no capturan completamente la realidad de la química experimentada por estos compuestos”, dijo Materese. “Entonces, parte del objetivo de este trabajo era ver si podíamos cerrar esa brecha”.
El equipo de investigación aún no lo ha conseguido. Descubrieron que incluso después de simular las condiciones de los asteroides, las aminas y los aminoácidos que producían aún no coincidían con los de los meteoritos.
Esto podría estar sucediendo por una variedad de razones. Una de ellas tiene que ver con la posible contaminación. Debido a que los meteoritos caen a través de la atmósfera de la Tierra y pasan algún tiempo en la superficie antes de ser recogidos, es posible que su composición química cambie y no refleje perfectamente la de los asteroides de los que provienen. Pero los científicos podrán abordar este problema con muestras prístinas del asteroide Bennu, que actualmente están siendo transportadas a la Tierra por la nave espacial OSIRIS-REx de la NASA con fecha de llegada a la superficie de nuestro planeta el 24 de septiembre de 2023. Los científicos también mejorarán sus experimentos con hielo después de que el Telescopio Espacial James Webb de la NASA brinde información detallada sobre los tipos de hielo que forman las nubes moleculares interestelares.
“Aún no hemos llegado al final de este trabajo, todavía tenemos más por hacer”, dijo Materese.
Edición: R. Castro.