Un aminoácido común en los meteoritos induce el origen de la vida

Investigadores de las universidades de Ámsterdam y Utrecht han observado la formación de nanocavidades en arcilla montmorillonita bajo la exposición al ácido gamma-aminobutírico, una molécula común en meteoritos. Este fenómeno, hasta ahora desconocido, podría ser relevante para el origen de la vida en la Tierra, al introducir nanoambientes confinados tridimensionales en la arcilla que podrían haber facilitado la química inicial de la vida. Los hallazgos se han publicado en Communications Earth & Environment.

La investigación, realizada en el marco del Programa de Ciencias Planetarias y Exoplanetarias (PEPSci) del Consejo de Investigación Neerlandés NWO, añade una nueva dimensión al concepto de «pequeño estanque cálido». Este estanque primigenio habría permitido la interacción de compuestos orgánicos y minerales en un entorno de aguas poco profundas.

La acción catalítica de los minerales podría haber propiciado la creación de las primeras moléculas de la vida a partir de componentes orgánicos más simples. Se ha investigado mucho la interacción de los minerales arcillosos con moléculas orgánicas, especialmente aquellas que podrían conducir a la formación de biopolímeros similares a los terrestres, como las proteínas y el ARN.

Sin embargo, se espera que el inventario molecular prebiótico sea diverso, incluyendo también moléculas introducidas en la atmósfera terrestre a través de meteoritos. En un enfoque novedoso, la candidata a doctorado Orr Rose Bezaly y sus supervisoras Helen King (Universidad de Utrecht) y Annemieke Petrignani (Universidad de Ámsterdam) se han centrado en el papel del ácido gamma-aminobutírico (GABA), una pequeña molécula que se encuentra comúnmente en meteoritos. No se le conoce ninguna función en la síntesis de proteínas y solo presenta una interacción débil con las arcillas.

Según Petrignani, se trata, por lo tanto, de una «sospecha bastante inusual» respecto al origen de la vida. «Sin embargo, debido a su amplia presencia en meteoritos, pensamos que sería interesante investigar su posible papel. Los resultados nos sorprendieron enormemente». Exfoliación parcial que da lugar a nanocavidades
En experimentos de laboratorio, los investigadores expusieron la montmorillonita (un mineral de aluminosilicato estratificado) a diversas concentraciones de GABA. Mediante espectroscopia infrarroja, cristalografía de rayos X y microscopía electrónica de transmisión, revelaron que la débil interacción del GABA con la arcilla induce un proceso de exfoliación parcial, en el que las capas de arcilla se desprenden. Este proceso, que se inicia en las capas intermedias de la arcilla, también se correlaciona con la formación de cavidades a escala nanométrica entre ellas.

Según Petrignani, la exfoliación se investiga ampliamente, especialmente en la ciencia de los materiales, pero esta exfoliación parcial atípica no se ha abordado y, además, es nueva en el campo del origen de la vida. «Somos los primeros en informar sobre esto y creemos que puede ser muy relevante. Las cavidades a escala nanométrica que observamos podrían facilitar la compartimentación, un requisito fundamental de un sistema prebiótico».

Orr Rose Bezaly explica que estos nanocompartimentos pueden fomentar un desequilibrio local dentro del entorno químico prebiótico a mayor escala, impulsando la síntesis de moléculas cruciales. «En el contexto prebiótico, esto es especialmente relevante para la química que requiere baja actividad de agua, como la polimerización. Esto debería estar de alguna manera vinculado con la compartimentación, otra función crucial para la vida.

Nuestro descubrimiento, por lo tanto, nos señala una vía de investigación viable para comprender los procesos a nanoescala que conducen al surgimiento de la vida. Más allá de este campo, el método de exfoliación descrito en nuestro trabajo podría utilizarse como una técnica sostenible para el tratamiento de arcillas con el fin de manipular y sintetizar nuevos materiales».

Con información de Nature