Un equipo de investigación dirigido por científicos ha aprovechado las limitaciones de las combinaciones químicas para compilar un libro de cocina que contiene cientos de recetas que potencialmente podrían dar origen a la vida. La vida en planetas distantes, si existe, puede ser completamente diferente de la vida en la Tierra. Pero hay un número limitado de ingredientes químicos en el almacén del universo y un número limitado de formas de mezclarlos. Un equipo de investigadores dirigido por científicos de la Universidad de Wisconsin-Madison aprovechó estas limitaciones y compiló un libro de cocina con cientos de recetas químicas que potencialmente podrían dar origen a la vida.
La vida requiere la repetición de reacciones químicas. Describir los tipos de reacciones y condiciones necesarias para las repeticiones autosostenidas, llamadas reacciones autocatalíticas, podría permitirnos centrar nuestra búsqueda de vida en otros planetas. Fuente: Betül Kaçar
Sus listas de ingredientes armaron la receta señalando las condiciones más probables (una versión planetaria de técnicas de mezcla, temperaturas del horno y tiempos de horneado) que centraron la atención en la búsqueda de vida en otras partes del universo.
Desde ingredientes químicos básicos hasta ciclos complejos de metabolismo y reproducción celular, la vida se define no sólo por un simple comienzo sino por la repetición, dicen los investigadores.
Betül Kaçar, astrobiólogo apoyado por la NASA y profesor de bacteriología en la Universidad de Washington, Madison, cree que el origen de la vida es, de hecho, un proceso partiendo de cero. Pero "crear algo a partir de la nada" no puede ocurrir sólo una vez. En última instancia, la vida depende de la química y de las condiciones que producen un patrón de reacción autorreplicante".
Las reacciones químicas que producen moléculas que hacen que la misma reacción ocurra repetidamente se denominan reacciones autocatalíticas. En un nuevo estudio publicado el 18 de septiembre en el Journal of the American Chemical Society, Zhen Peng, investigador postdoctoral en el laboratorio de Cachar, y sus colaboradores compilaron 270 combinaciones moleculares que involucran átomos en todos los grupos y series de la tabla periódica que tienen potencial para una autocatálisis sostenida.
"Se cree que este tipo de reacciones son muy raras", dijo Kaçar. "Nuestra investigación muestra que esta reacción en realidad no es infrecuente. Sólo hay que buscar en los lugares correctos".
El estudio de los investigadores se centró en las llamadas reacciones proporcionales. En estas reacciones, dos compuestos que contienen el mismo elemento pero diferente número de electrones o estados de reacción se combinan para formar un nuevo compuesto con el elemento en el medio del estado de reacción inicial.
Para ser autocatalítico, el resultado de una reacción también debe proporcionar el material de partida para que la reacción vuelva a ocurrir, de modo que la salida se convierta en una nueva entrada, dijo el coautor del estudio Zach Adam, geocientífico de la Universidad de Wisconsin-Madison que estudia el origen de la vida en la Tierra. Las reacciones de relación producen múltiples copias de algunas moléculas relacionadas, proporcionando material para el siguiente paso de la reacción autocatalítica.
"Si las condiciones son adecuadas, se puede empezar con una cantidad relativamente pequeña de producción", afirmó Adam. "Cada vez que haces un bucle, escupes al menos una salida adicional, lo que acelera la reacción y hace que suceda más rápido".
La autocatálisis es como una manada de conejos en crecimiento. Las parejas de conejos se juntan y dan a luz a una camada de conejos nuevos, y luego los nuevos conejos crecen, se emparejan solos y dan a luz a más conejos. No hacen falta muchos conejos y pronto habrá más.
Sin embargo, buscar en el universo orejas caídas y colas peludas puede no ser una estrategia ganadora. En cambio, Kaçar espera que los químicos tomen algunas ideas de la lista de recetas del nuevo estudio y las prueben en las ollas y sartenes de una cocina extraterrestre simulada.
"Nunca sabremos exactamente qué pasó en este planeta para que surgiera la vida. No tenemos una máquina del tiempo", afirmó Kaçar. "Pero, en el tubo de ensayo, podemos crear una variedad de condiciones planetarias para comprender cómo evolucionaron por primera vez las fuerzas que sustentan la vida".
Kaçar lidera un consorcio respaldado por la NASA llamado MUSE, Metals Utilization and Options for a Future Alliance. Su laboratorio se centrará en reacciones que involucran elementos como el molibdeno y el hierro, y está emocionada de ver qué otros cocinan a partir de las secciones más extrañas e inusuales del nuevo libro de recetas.
Carl Sagan dijo que si quieres hornear un pastel desde cero, primero tienes que crear el universo, dijo Kaçar. "Creo que si queremos entender el universo, primero tenemos que hornear algunos pasteles".