Una nueva tecnología arroja luz sobre un misterio de larga data: ¿Cómo se originó la vida en la Tierra? Antes de que surgiera la vida en la Tierra, en lo que los investigadores llaman la etapa prebiológica, la atmósfera era menos densa. Esto significa que la radiación de alta energía procedente del espacio está en todas partes e ioniza las moléculas.
Se ha planteado la hipótesis de que la exposición de pequeños charcos que contienen urea, un compuesto orgánico crucial para la formación de nucleobases, a esta intensa radiación provocó la conversión de urea en productos de reacción. Estos productos son los componentes básicos de la vida: ADN y ARN.
Pero para comprender mejor este proceso, los científicos necesitan estudiar más a fondo el mecanismo detrás de la ionización y reacción de la urea, así como la vía de reacción y el consumo de energía.
Un equipo colaborativo internacional compuesto por el autor correspondiente Yin Zhong, actualmente profesor asociado en el Centro Internacional para la Innovación e Inteligencia en Radiación Sincrotrón (SRIS) de la Universidad Northeastern, y colegas de la Universidad de Ginebra (UNIGE), ETH Zurich (ETHZ) y la Universidad de Hamburgo, reveló más información a través de un innovador método de espectroscopía de rayos X.
Esta tecnología utiliza una fuente de luz generadora de armónicos de alto orden y un eyector de plano líquido submicrónico, lo que permite a los investigadores examinar las reacciones químicas que ocurren en líquidos con una precisión temporal incomparable. Lo más importante es que este método innovador permite a los investigadores estudiar los cambios complejos en la molécula de urea en el nivel de femtosegundo, o una billonésima de segundo.
"Hemos demostrado por primera vez la reacción de las moléculas de urea después de la ionización. La radiación ionizante destruye la biomolécula de urea. Pero en el proceso de disipación de la energía de la radiación, la urea sufre un proceso dinámico que ocurre en la escala de tiempo de femtosegundos", dijo Yin.
Los estudios anteriores de reacciones moleculares se han limitado a la fase gaseosa. Para ampliar esta investigación a los entornos acuosos, el entorno natural de los procesos bioquímicos, el equipo tuvo que diseñar un dispositivo capaz de producir chorros de líquido ultrafinos de menos de una millonésima de metro de espesor en el vacío. Las corrientes de líquido más espesas absorben algunos de los rayos X, lo que dificulta las mediciones.
Yin, que actúa como experimentador principal, cree que su avance no sólo responde a cómo se formó la vida en la Tierra. También abrió una nueva vía en la novedosa ciencia de la química atómica. "Se necesitan pulsos de luz más cortos para comprender las reacciones químicas en tiempo real y avanzar en el campo de la attoquímica. Nuestro método permite a los científicos observar películas moleculares, rastreando cada paso del proceso a lo largo del camino".