Investigadores de la Universidad Friedrich Schiller de Jena y el Instituto Max Planck de Astronomía han descubierto una nueva pista en la búsqueda del origen de la vida, al demostrar que los péptidos pueden formarse en el polvo en condiciones como las que prevalecen en el espacio exterior. Por lo tanto, es posible que estas moléculas, que son uno de los componentes básicos de toda la vida, no se hayan originado en nuestro planeta, sino posiblemente en nubes moleculares cósmicas.
Cadenas de aminoacidos
Toda la vida tal como la conocemos consiste en los mismos componentes químicos. Estos incluyen péptidos, que realizan varias funciones completamente diferentes en el cuerpo: transportan sustancias, aceleran reacciones o forman andamios estabilizadores en las células. Los péptidos consisten en aminoácidos individuales dispuestos en un orden específico. El orden exacto determina las posibles propiedades de un péptido.
Cómo surgieron estas biomoléculas versátiles es una de las preguntas sobre el origen de la vida. Los aminoácidos, las nucleobases y varios azúcares que se encuentran en los meteoroides, por ejemplo, muestran que este origen podría ser de naturaleza extraterrestre. Sin embargo, para que se forme un péptido a partir de moléculas de aminoácidos individuales, se requieren condiciones muy especiales que anteriormente se suponía que tenían más probabilidades de existir en la Tierra.
El primer paso requiere agua, mientras que para el segundo paso, no debe haber agua.
«El agua juega un papel importante en la forma convencional en que se crean los péptidos», dice el Dr. Serge Krasnokutski del Laboratorio de Astrofísica y Grupo de Física de Clústeres del Instituto Max Planck de Astronomía de la Universidad de Jena. En este proceso, los aminoácidos individuales se combinan para formar una cadena. Para que esto suceda, se debe eliminar una molécula de agua cada vez. «Nuestros cálculos químicos cuánticos ahora han demostrado que el aminoácido glicina se puede formar a través de un precursor químico, llamado amino ceteno, que se combina con una molécula de agua. En pocas palabras: en este caso, se debe agregar agua para el primer paso de reacción y el agua debe ser removida para el segundo».
Con este conocimiento, el equipo dirigido por el físico Krasnokutski ahora ha podido demostrar una vía de reacción que puede tener lugar en condiciones cósmicas y que no requiere agua.
«En lugar de tomar el desvío químico en el que se forman los aminoácidos, queríamos averiguar si las moléculas de aminocetena no podían formarse y combinarse directamente para formar péptidos», dice Krasnokutski, describiendo la idea básica detrás del trabajo. Y agrega: “Y lo hicimos en las condiciones que prevalecen en las nubes moleculares cósmicas, es decir, en las partículas de polvo en el vacío, donde los correspondientes químicos están presentes en abundancia: Carbono, amoníaco y monóxido de carbono”.
En una cámara de ultra alto vacío, los sustratos que sirven como modelo para la superficie de las partículas de polvo se juntaron con carbono, amoníaco y monóxido de carbono a aproximadamente una milmillonésima parte de la presión normal del aire y menos 263 grados centígrados.
«Las investigaciones demostraron que, en estas condiciones, el péptido poliglicina se formó a partir de sustancias químicas simples», dice Krasnokutski. «Estas son, por lo tanto, cadenas del aminoácido glicina muy simple, y observamos diferentes longitudes. Los especímenes más largos consistían en once unidades del aminoácido».
En este experimento, el equipo alemán también pudo detectar el aminoceteno sospechoso. «El hecho de que la reacción pueda tener lugar a temperaturas tan bajas se debe a que las moléculas de aminoceteno son extremadamente reactivas. Se combinan entre sí en una polimerización efectiva. El producto de esto es la poliglicina».
El efecto de túnel mecánico cuántico podría desempeñar un papel
«Sin embargo, nos sorprendió que la polimerización de la aminocetena pudiera ocurrir tan fácilmente en tales condiciones», dice Krasnokutski. «Esto se debe a que se debe superar una barrera de energía para que esto suceda. Sin embargo, puede ser que un efecto especial de la mecánica cuántica nos ayude en esto. En este paso de reacción especial, un átomo de hidrógeno cambia de lugar. Sin embargo, , es tan pequeño que, como partícula cuántica, no pudo superar la barrera, sino que simplemente pudo cruzarla, por así decirlo, a través del efecto de túnel».
Ahora que está claro que no solo los aminoácidos, sino también las cadenas peptídicas pueden crearse en condiciones cósmicas, es posible que tengamos que mirar no solo a la Tierra sino también más al espacio al investigar el origen de la vida.
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