El origen químico de la vida en la Tierra

Científicos de la Universidad de Valladolid (UVa) participan en una investigación con la que se han identificado nuevos compuestos químicos que jugaron un papel fundamental para la génesis de la vida en la Tierra. El trabajo, coordinado por Juan Manuel García Ruiz y Christian Jenewein del Donostia Interna-tional Physics Center ha contado con la participación de investigadores del grupo ERICA de la UVa, codirigido por el físico Fernando Rull.

Con este proyecto se ha conseguido identificar unas protocélulas, que aunque no se pueden considerar vivas, son componentes esenciales previos a la aparición de la vida, resultados de gran repercusión científica, ya que arrojan una nueva luz sobre el origen de la vida en la Tierra, algo que puede servir de modelo para indagar su origen en otros planetas.

La investigación, publicada en la revista PNAS de la Sociedad de Ciencia Americana, está relacionada con el famoso experimento de Stanley Miller. «En 1953 Miller trató de reproducir mediante un experimento de laboratorio la formación de las moléculas básicas que componen los seres vivos, en particular aminoácidos, a partir de unos pocos elementos químicos sencillos (agua, amoníaco, nitrógeno y metano). Estos elementos, encerrados en un matraz y bajo descargas eléctricas imitando las condiciones del ambiente primitivo de la Tierra produjeron macromoléculas que constituyen los ladrillos esenciales a la vida», explica Rull, profesor emérito de la Universidad de Valladolid.

El experimento se ha repetido desde entonces miles de veces en los laboratorios de todo el mundo y «desde hace unos años es de interés destacado en el grupo que dirige el profesor Juan Manuel García Ruiz, desde el CSIC en Granada y actualmente en San Sebastián».

En este marco surge la versión española de la recreación del experimento, ya que, como considera el físico «es de suma importancia saber cuáles son los compuestos químicos que forman las etapas iniciales de lo que conocemos como vida, por ejemplo, las células. Pero también es de enorme importancia saber cuáles son los compuestos que forman estas estructuras previas a las células. Con los métodos espectroscópicos vimos que eran formas poliméricas de ácido cianhídrico (HCN), una molécula bastante simple, pero que juega un importante papel en la formación de las demás moléculas complejas».

«Mi colaboración personal con García-Ruiz y su grupo se remonta a varias décadas, pero en este caso concreto, surge desde el momento en que se detecta hace unos pocos años el papel que el vidrio del recipiente juega en el proceso. Aquí, en colaboración con él y con Jenewein, analizamos los productos de la reacción con nuestras técnicas espectroscópicas encontrando en ellos, restos de los grupos silicatados del recipiente. En otros recipientes poliméricos, como el teflón, no se producen los compuestos esenciales para la vida. Esto fue un gran resultado», añade.

La novedad de esta investigación recae en que, por un lado, se ha podido comprobar que efectivamente, el tipo de recipiente juega un papel muy importante en el proceso, ya que al sustituir el recipiente de vidrio por otro de teflón y pudo ver que en este último no se formaban esos «componentes esenciales de las moléculas de la vida». Y además se hicieron experimentos en seco, sin agua, «y se comprobó que el agua era un componente esencial».

Y, por otro lado, han podido detectar por primera vez a escala microscópica unas morfologías que parecen vivas, pero no lo son. Estas se han denominado ‘protocélulas’ y se han propuesto en el estudio como «una etapa previa a los seres vivos».

Para ello el trabajo se ha dividido en varias fases. En primer lugar, se diseñó, planificó y realizó los experimentos con diferentes parámetros iniciales en el laboratorio de García-Ruiz y Jenewein. Los productos obtenidos, tanto en la solución acuosa, «llamada sopa primitiva, por su color», como en las paredes del recipiente, los electrodos, etc, se analizan con diferentes técnicas, entre las cuales se encuentran Infrarrojo y Raman, en la que un láser ilumina el material y la luz que reemite es analizada con un espectrómetro y son expertos desde el grupo de investigación que codirige.

Posteriormente, «los resultados se discuten detalladamente en el seno del grupo, sobre todo, cuando se aprecian relevantes. En el momento actual, estamos en fase de estudio de nuevas muestras provenientes del último experimento realizado. Hay que decir, que a la dificultad de la interpretación espectral, se añade la del propio análisis, porque las cantidades de muestra que se obtienen son muy pequeñas, a la escala del milímetro o inferiores», asegura.

El grupo de investigación ERICA (Espectroscopía Raman de Cristales y Minerales), creado en 2005 y cuya actividad esencial está orientada a la participación en misiones espaciales, ha colaborado en este proyecto centrándose en el estudio de los todos los materiales de esa ‘sopa’, incluidas esas ‘protocélulas’, mediante una serie de técnicas, entre las que ha sido crucial la espectroscopía Infrarrojo y Raman, gracias a las cuales han conseguido ver por primera vez e identificar las nuevas estructuras.

«Nuestro objetivo final es tratar de entender como se ha formado la vida en la Tierra y por ende, en cualquier otro lugar del universo, con condiciones iniciales similares a las terrestres. Y para ello, es de suma importancia indagar en las etapas iniciales en las que grupos moleculares sencillos se agrupan en otros más complejos y se autoorganizan. Y tratar de distinguir estas estructuras prebióticas que no son vida de las vivientes», asegura.

Así, pretenden indagar en los procesos físico-químicos que han conducido a la aparición de la vida, no solo en la Tierra, sino en otros planetas del sistema solar, como Marte, en cuya exploración están directamente implicados, o en cualquier lugar del universo.

Desde el punto de vista de los resultados espectroscópicos «lo más importante ha sido la identificación de las bioformas microscópicas llamadas protocélulas, que están constituidas por ácido cianhídrico polimerizado».

Estos resultan significativos, ya que «indagan en las raíces de la formación de la vida, lo que es una cuestión esencial para los humanos. Y en concreto, en las etapas en las que las asociaciones moleculares y las formas que adoptan, se asemejan mucho a las células vivas, pero no lo son. En este sentido los resultados sugieren que la vida podría haberse generado bastante antes de lo que se creía. Y parafraseando a García Ruiz ‘que a raíz de estos resultados podemos decir que, la distinción entre lo vivo y lo inanimado es menos clara que nunca’», concluye el profesor .