Stanley Miller introdujo en matraces interconectados unos cuantos ingredientes simples que se creía que se arremolinaban en la atmósfera y los océanos del joven planeta, les aplicó calor y los electrocutó para simular un relámpago. Los resultados no tardaron en hacerse famosos: De esta sopa primigenia surgieron los aminoácidos, los componentes químicos de la vida.
El descubrimiento inició una búsqueda dentro de la química y la biología para idear experimentos que pudieran ayudar a responder una de las mayores preguntas científicas a las que se enfrenta la humanidad: ¿Cómo empezó la vida en la Tierra?
Ahora, científicos de la Universidad Ludwig Maximilian de Múnich han dado un emocionante paso adelante al demostrar cómo podrían haberse sintetizado moléculas más complejas, cruciales para la vida, a partir de los ingredientes básicos de la Tierra primitiva.
En su estudio, publicado en la revista Nature, los científicos cambiaron los tubos de ensayo por diminutas redes de grietas ramificadas que se asemejan a las que se forman de forma natural en las rocas. Hicieron fluir agua a través de las grietas, junto con componentes químicos clave, y luego aplicaron calor, imitando un proceso similar al que podría ocurrir cerca de los respiraderos hidrotermales en el océano o en rocas porosas cerca de una piscina geotérmica.
Descubrieron que el calor que fluye a través de estas redesgeológicas clasifica y filtra las moléculas, ayudándolas a crear cadenas máslargas llamadas biopolímeros que son esenciales para la vida. “Es unademostración fantástica de que procesos físicos sencillos pueden funcionar parahacer estas cosas”, afirmó Matthew Pasek, profesor de Geociencias de laUniversidad del Sur de Florida que no participó en la investigación.
La cuestión de cómo surgió la vida es tan amplia quetrasciende las fronteras tradicionales que dividen la ciencia en distintasdisciplinas. Químicos, biólogos, astrofísicos y geólogos tienen todos un sitioen la mesa cuando se trata de responder a la pregunta.
Unir esas fronteras es lo que interesaba a Christof Mast,biofísico de la Universidad Ludwig Maximilian de Múnich, cuyo laboratoriodiseñó un montaje experimental que se aproximara algo más a las condiciones enlas que tuvo lugar la “química prebiótica” que dio origen a la vida.
Durante décadas, los científicos se han enfrentado alproblema de que la Tierra primitiva no era un laboratorio prístino, con vasosde precipitados, pasos de purificación impecablemente cronometrados y reservasconcentradas de ingredientes. Una cosa es recrear la química de la vida en unlaboratorio, pero los experimentos que se pueden hacer en un matraz pueden serimprobables, en el mejor de los casos, en las desordenadas condiciones delmundo real.
“Se puede pensar en la Tierra prebiótica, esta sopaprebiótica, que está muy diluida, y todas estas cosas diferentes reaccionan deuna manera muy incontrolada”, dijo Mast.
Uno de los problemas hasta la fecha es que las reaccionesquímicas en el laboratorio suelen dar lugar a productos secundarios que puedeniniciar sus propias reacciones no deseadas, lo que deja a los científicos sólocon cantidades minúsculas del material clave. Entonces, ¿cómo pudo la Tierraprimitiva fabricar suficientes componentes básicos para que la vida acabaraexistiendo?
Para intentar averiguarlo, los investigadores cortaron redesramificadas de grietas interconectadas en una diminuta pieza de una sustanciainerte similar al teflón llamada FEP y la colocaron entre dos placas de zafiro.
Los zafiros se llevaron a temperaturas precisas perodiferentes para crear un flujo de calor a través de la red geológica entreellos, imitando la forma en que probablemente fluía el calor en la Tierraprimitiva, tal vez cerca de volcanes o fuentes hidrotermales. A continuación,hicieron fluir agua y componentes químicos básicos a través de la red degrietas y observaron lo que ocurría.
En un experimento de prueba de concepto, utilizaron glicina,el aminoácido más simple, junto con una sustancia llamada TMP que puedereaccionar para unir dos moléculas de glicina. Estas reacciones son difícilesen el agua, explica Mast, y la TMP era muy rara en la Tierra primitiva. Segúnlos investigadores, cuando mezclaban estos ingredientes en un vaso deprecipitados o en grietas geológicas sin calor, la cantidad de biopolímero máscomplejo que creaban era “insignificante”.
Pero cuando aplicaron un gradiente de calor a las grietas,aumentó masivamente la producción del biopolímero. Esto es significativoporque, aunque los aminoácidos son importantes, aún están lejos de la vida.Esos mismos componentes básicos se han encontrado en meteoritos sin vida, porejemplo. “Para pasar al siguiente nivel, hay que empezar a fabricar polímeros:es un paso fundamental para crear el siguiente reino de la vida”, afirma Pasek.
La instalación no puede pronunciarse sobre la cuestiónúltima de cómo empezó la vida: ¿Fue en un estanque, como podría haber existidoen la superficie de la Tierra, o cerca de una chimenea hidrotermal como las quese encuentran en las profundidades del océano? Según Mast, los flujos de calora través de las rocas pueden producirse en multitud de entornos geológicos yprobablemente fueron “omnipresentes” en la Tierra primitiva.
Pero el montaje experimental puede utilizarse para comprobarotros aspectos de la química primitiva del planeta. Mast espera crear acontinuación una red de grietas a partir de materiales geológicos y construirredes mayores de cámaras conectadas. El estudio es otro recordatorio de que losexperimentos químicos elegantes pueden ignorar una parte fundamental de la sopaprimigenia: la olla.
En 2021, un equipo de científicos descubrió que en el famosoexperimento de los años 50, el propio tubo de ensayo -o más bien, el vidrio deborosilicato del que estaba hecho- desempeñaba un papel en los resultados.
Cuando esos científicos repitieron el experimento en unmatraz de vidrio, en uno de teflón y luego en uno de teflón con un poco devidrio de borosilicato, descubrieron que el vidrio era un ingredientefundamental para catalizar las reacciones.
“En otras palabras, para cocinar la ‘sopa primordial’, lacazuela es importante”, escribió en un correo electrónico Juan ManuelGarcía-Ruiz, profesor de investigación del Centro Internacional de Física deDonostia, España que participó en el experimento. Elogió el nuevo trabajo porsu enfoque imaginativo y, quizá lo más importante, por ser “geológicamenteplausible”.
“Puede que no sea el único mecanismo, pero funciona y esingenioso y, sobre todo, es una demostración experimental”, dijo García-Ruiz.“Creo que necesitamos más enfoques experimentales para explorar el contextogeoquímico del planeta cuando nació la vida”.