Impactos de asteroides y origen de la vida

Hace más de 4.000 millones de años, la Tierra no se parecía en nada a lo que es hoy. El aire era venenoso por los gases liberados en las erupciones volcánicas que se daban a cada momento, la radiación solar era letal pues no teníamos un campo magnético y una atmósfera con ozono que nos protegiera, y gigantescas rocas bombardeaban nuestro planeta constantemente.

Ilustración del bombardeo de cometas y asteroides que sufrió la Tierra hace 4.000 millones de años. Fuente: National Geographic.

Existen evidencias de que estas rocas portaban agua y algunos compuestos orgánicos que pudieron formar las moléculas precursoras de la vida a través de diversos procesos fisicoquímicos que aún siguen en investigación, como en su momento lo fue el clásico experimento de Urey y Miller.

En el 2001, un grupo de investigadores italianos liderados por el Dr. Raffaele Saladino, propusieron que una sustancia muy simple como la formamida podría ser la que dio origen a los primeros polímeros informativos, posiblemente, el ARN, a partir del cual evolucionó la vida.

Molécula de formamida. Fuente: Wikimedia Commons.

En las condiciones que hubo en la Tierra primitiva, la formamida sería un compuesto relativamente abundante pues se obtiene de la reacción del cianuro de hidrógeno (H-CN) con el agua (H₂O).

Desde entonces, Saladino ha realizado una serie de experimentos demostrando que a partir de la formamida, la cual posee los cuatro elementos básicos para la vida (carbono, hidrogeno, oxigeno y nitrógeno), se pueden obtener las distintas bases nitrogenadas que conforman el material genético si se utiliza el catalizador adecuado: piedra caliza, sílice, zeolita o alúmina para formar la adenina, guanina y citosina; luz solar y óxido de titanio para formar la timina y montmorillonita para formar el uracilo.

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En Praga, capital de la República Checa, se encuentra uno de los láseres más potentes del mundo, que es capaz de romper y convertir en plasma —el cuarto estado de la materia— a cualquier molécula que se atraviese en su camino.

Sala donde se encuentra el Sistema de Láser Asterix de Praga (PALS). Fuente: Wikimedia Commons.

En los últimos años, un grupo de investigadores checos liderados por el Dr. Svatopluk Civiš del Instituto de Fisicoquímica J. Heyrovský, usaron este láser para recrear las condiciones de temperatura y presión presentes en el preciso momento de la colisión de un asteroide contra la Tierra. Su idea es simple: demostrar que la energía producida por el impacto es capaz de generar los componentes básicos de la vida.

Para ello, Civiš y su equipo pusieron una muestra diluida de formamida en el extremo del láser Asterix de 150 metros de largo y lo sometieron a pulsos de 150 julios de energía (300 millones de veces más energético que un puntero láser) que genera una potencia de 1 a 100 billones de vatios por cada centímetro cuadrado (lo mismo que genera una central nuclear). Estos rayos láser se emiten por pulsos que duran sólo 350 picosegundos (la tercera parte de una mil millonésima de segundo o, prácticamente, una nada), tiempo suficiente para elevar la temperatura de la muestra a más de 4.200 ºC, producir una onda de choque y generar rayos X y UV de alta energía.

Los investigadores observaron que, bajo estas condiciones, la formamida se rompe en moléculas más pequeñas, entre ellas: iones de cianuro (•CN), nitrógeno-hidrógeno (•HN) y monóxido de carbono (CO), todos en estado plasma, que reaccionan entre sí formando sustancias intermedias como HCN, CO, NH₃, CO₂, CH₃OH, y N₂O.

No sólo eso, Civiš y sus colaboradores además identificaron adenina, guanina y uracilo en diferentes proporciones. La citosina se formó en presencia de arcilla, un catalizador que también estuvo presente en la Tierra primitiva, demostrando así que las colisiones de bólidos contra la superficie del planeta rico en formamida es suficiente para generar las cuatro bases nitrogenadas que componen el ARN (la primera molécula replicante, informativa y funcional de la vida).

Moléculas producidas a partir de la formamida. Fuente: J. Phys. Chem. A, 2014, 118 (4), pp 719–736.

Para el Dr. Steven Benner, astrobiólogo de la Fundación para la Evolución Molecular Aplicada en Gainesville (Estados Unidos), “este trabajo tiene relevancia real prebiótica ya que utiliza como material de partida un compuesto que indudablemente estaba presente en cantidades considerables en la Tierra primitiva”.

Es así que todos estos hallazgos sugieren que la aparición de la vida terrestre no sería el resultado de un accidente, del azar y la suerte; sino una consecuencia directa de las condiciones en la Tierra primigenia y de sus alrededores.

Referencia:

Ferus, M et al. High-energy chemistry of formamide: A unified mechanism of nucleobase formation PNAS December 8, 2014 doi: 10.1073/pnas.1412072111