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miércoles, febrero 8, 2023
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Un meteorito afectado por rayos gamma pudo ser el origen de la vida en la Tierra

No fue ningún Dios sino un hecho fortuito lo que habría originado la vida en la Tierra

Nuestros telescopios modernos son más potentes que sus predecesores y nuestra investigación está más enfocada que nunca. Seguimos descubriendo cosas nuevas sobre el Sistema Solar y encontrando respuestas a preguntas de larga data. Pero una de las grandes preguntas para las que aún no tenemos respuesta es: ‘¿Cómo comenzó la vida en la Tierra?’

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No responderemos a la pregunta de los orígenes de la vida en un acto dramático. En lugar de eso, lo estamos fragmentando, armando lentamente una respuesta a lo largo de generaciones. Sabemos que la vida tiene bloques de construcción, moléculas críticas para que la vida se afiance aquí en la Tierra y, con suerte, en otros lugares. Los aminoácidos son algunos de esos componentes básicos.

Las condritas carbonáceas como el meteorito de Allende contienen cantidades significativas de agua y aminoácidos. ¿Podrían haber entregado aminoácidos a la Tierra primitiva y estimulado el desarrollo de la vida? Crédito de la imagen: por Shiny Things – publicado originalmente en Flickr como AMNH – Meteorite, CC BY 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4196153
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Los aminoácidos juegan un papel fundamental en la vida en la Tierra, aunque no sabemos exactamente cómo encajan en la línea de tiempo de los orígenes de la vida. Los hemos encontrado en el espacio, lo que ha llevado a la especulación de que se originaron allí y luego llegaron a la Tierra como bloques de construcción biológicos.

Un nuevo estudio completa parte del panorama al mostrar que los meteoritos bañados en rayos gamma producen más aminoácidos.

Hay cientos de aminoácidos, pero solo 22 aparecen en el código genético. La glicina es uno de los aminoácidos más simples del código genético y los científicos han encontrado glicina en objetos en el espacio. Lo han visto en cometas, nubes de polvo interestelar y meteoritos que cayeron a la Tierra, lo que llevó a la idea de que los meteoritos contribuyeron a la aparición de vida en la Tierra.

Un nuevo estudio muestra que cuando los meteoritos están bañados en rayos gamma, producen más aminoácidos. El estudio es «Formación de aminoácidos inducida por rayos gamma en cuerpos pequeños acuosos en el sistema solar primitivo», y fue publicado en ACS Central Science, la revista de la Sociedad Química Estadounidense. El autor principal es Yoko Kebukawa, profesor asociado en el Departamento de Química de la Universidad Nacional de Yokohama.

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Cuando se formó la Tierra, el Sistema Solar era un lugar mucho más caótico. Los meteoritos volaron por el espacio, chocando contra cosas como partículas en un acelerador. Muchos de ellos chocaron contra la Tierra. Hay menos de ellos ahora, aunque todavía caen a la Tierra. Cuando lo hacen, la gente encuentra algunos de ellos, y muchos han llegado a los laboratorios de los científicos. Con el tiempo, los científicos han clasificado los meteoritos en diferentes familias.

Concepto artístico de un meteorito entrando en la atmósfera de la Tierra. Hubo más meteoritos golpeando la Tierra hace miles de millones de años. ¿Podrían haber entregado bloques de construcción como aminoácidos a la Tierra, estimulando la aparición de la vida? Crédito de la imagen: Universidad de Oxford

Hay tres categorías principales de meteoritos: meteoritos pedregosos, meteoritos de hierro y meteoritos de piedra y hierro, que son una combinación de ambos tipos. Existen otras clasificaciones basadas en composiciones químicas, isótopos y mineralogía.

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Las condritas carbonáceas (CC) son un tipo de meteorito pétreo y se encuentran entre los más primitivos. El nombre es un poco confuso. Los científicos pensaron que contenían carbono debido a su apariencia oscura y gris, pero en realidad contienen menos carbono que otros meteoritos. Sin embargo, los CC contienen algo más importante que el carbono: son conocidos por contener agua y otras moléculas, incluidos los aminoácidos.

Eso, junto con su edad antigua, los hace importantes porque contienen pistas sobre el Sistema Solar primitivo, cuando la Tierra se estaba asentando y la vida estaba comenzando.

Parece haber pocas dudas de que las condritas carbonáceas contenían aminoácidos en ese entonces y que los habrían entregado a la joven Tierra. Pero, ¿cómo se formaron los aminoácidos?

El experimento mostró que los rayos derretían el hielo en las condritas carbonáceas cuando el 26Al se desintegraba y liberaba rayos gamma. En presencia de agua líquida y la energía del 26Al, químicos simples como el amoníaco (NH3) y el metanol (CH3OH) formaron aminoácidos. Crédito de la imagen: Kebukawa et al. 2022.
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Esa es la pregunta detrás del nuevo estudio

El autor principal, Kebukawa, mostró en investigaciones anteriores que las reacciones entre moléculas simples como el amoníaco y el formaldehído podrían crear macromoléculas, incluidos los aminoácidos. Pero solo en presencia de agua líquida y solo cuando hay calor para impulsar las reacciones. Sabemos que las condritas carbonáceas contienen agua, pero ¿de dónde viene el calor?

Podría haber venido de uno de los dos isótopos naturales de aluminio: 26Al.

26Al es cosmogénico, lo que significa que se creó cuando los rayos cósmicos bombardearon fragmentos de meteoritos. Era relativamente abundante cuando se estaba formando el Sistema Solar, pero ahora ha decaído.

Esta figura del estudio muestra cómo los rayos gamma produjeron diferentes aminoácidos. Los rayos gamma se miden en kGy, kilo-Grays (1 kGy. = 1.000 J/kg). Las filas de cero kGy en la parte inferior son el grupo de control. La leyenda codificada por colores explica la cantidad de cada aminoácido que se produjo. La glicina, el aminoácido más simple y común, se muestra en azul en la parte inferior de la leyenda. Crédito de la imagen: Kebukawa et al. 2022.
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El 26Al es inestable y libera rayos gamma a medida que se desintegra. Los científicos creen que el calor de esa descomposición es responsable de la fusión y diferenciación de algunos asteroides después de que se formaron en el Sistema Solar primitivo. Pero el calor también podría haber impulsado la producción de aminoácidos en los meteoros.

Kebukawa y sus colegas probaron esta idea en su laboratorio. Combinaron compuestos como formaldehído y amoníaco, ambos químicos comunes en el espacio, y los expusieron a rayos gamma. No rayos gamma del 26Al, sino del 60Co (cobalto-60) más disponible. El 60Co es un radioisótopo sintético producido en reactores nucleares. Se usa en radioterapia, esterilización de instrumentos médicos y otras cosas.

Dado que produce rayos gamma a medida que se desintegra, los investigadores usaron 60Co como representante del 26Al primordial.

Los investigadores encontraron que los rayos gamma aumentaron la producción de algunos aminoácidos a medida que aumentaba la exposición a los rayos gamma.

Los aminoácidos se dividen en cuatro categorías: alfa, beta, gamma y delta. Los alfa aminoácidos son los aminoácidos más esenciales porque se utilizan para sintetizar proteínas. La glicina (Gly), la alanina (Ala), la leucina (Leu), la serina (Ser), la asparagina (Asp), la isoleucina (Ile) y la glutamina (Glu) son alfa aminoácidos producidos en el experimento. Las cantidades de estos aminoácidos esenciales aumentaron en las soluciones de irradiación a medida que aumentaba la dosis total de rayos gamma.

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¿Qué significan estos resultados de laboratorio en el mundo real?

Los investigadores tomaron sus resultados y calcularon un nivel plausible de producción de aminoácidos en meteoritos. Se centraron en una familia específica de meteoritos llamados condritas CM, el tipo de condrita carbonácea más comúnmente recuperada. La M representa el meteorito Mighei, y sus cálculos son para el cuerpo principal de todas las condritas CM. Sus análisis también tienen en cuenta la descomposición de los aminoácidos a lo largo del tiempo.

Esta figura del estudio muestra los rendimientos calculados de alfa-alanina (verde) y beta-alanina (rosa) en el cuerpo principal de CM. La fila superior muestra (a) la tasa de dosis de rayos gamma esperada en los cuerpos parentales de las condritas CM y los rendimientos calculados de alanina y beta-alanina por año (b) en la fase líquida y (c) en toda la roca. La fila inferior muestra (d) la dosis total de rayos gamma esperada en los cuerpos parentales de las condritas CM y los rendimientos totales calculados de alanina y beta-alanina (e) en la fase líquida y (f) en toda la roca. Crédito de la imagen: Kebukawa et al. 2022.
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El equipo calculó la producción de alfa-alanina y beta-alanina, un componente de elementos como la vitamina B5. Calcularon los rendimientos de aminoácidos en la fase líquida y la roca entera. Su trabajo muestra que se habría necesitado entre 1000 y 100 000 años para producir la cantidad de alanina y ?-alanina que se encuentra en el meteorito Murchison, el meteorito Mighei mejor estudiado.

En la conclusión del artículo, los investigadores explican sus resultados. «Nuestros hallazgos apuntan a la posibilidad de formación de aminoácidos inducida por rayos gamma a partir de moléculas simples y ubicuas como el formaldehído y el amoníaco en presencia de agua dentro de cuerpos pequeños durante las primeras etapas de la formación del Sistema Solar». Tenga en cuenta el uso prudente de la palabra «posibilidad».

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«La producción de aminoácidos inducida por rayos gamma podría ser una nueva vía de formación de aminoácidos prebióticos que podría haber contribuido a los orígenes de la vida en la Tierra primitiva, ya que los componentes básicos de la vida se entregaron a través de la caída de meteoritos».

La idea de que los meteoritos podrían haber traído aminoácidos a la Tierra y ayudaron a estimular la vida no es nueva. Pero este estudio fortalece esa idea y es otra pieza del intrincado rompecabezas que es la vida en la Tierra.

Con información de Phys.org

SourceSKYCR.ORG
Skycr_editor
Skycr_editorhttps://hdavila.com/
Homer Dávila. Máster en geología. Miembro de la International Meteor Organization. Astronomía, radioastronomía, cosmología y ciencia planetaria.
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