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Científicos liderados por la Universidad de Wisconsin-Madison han escrito el equivalente astrobiológico a un 'libro de cocina' con recetas químicas con potencial para dar origen a la vida.
La vida en un planeta lejano (si existe) podría no parecerse en nada a la vida en la Tierra. Pero hay un número limitado de ingredientes químicos en la despensa del universo y un número limitado de formas de mezclarlos.
Su lista de ingredientes podría centrar la búsqueda de vida en otras partes del universo al señalar las condiciones más probables (versiones planetarias de técnicas de mezcla, temperaturas del horno y tiempos de horneado) para que las recetas se unan.
El proceso de progresar desde los ingredientes químicos básicos hasta los complejos ciclos del metabolismo celular y la reproducción que definen la vida, dicen los investigadores, requiere no sólo un comienzo simple sino también una repetición.
"El origen de la vida es realmente un proceso que surge de la nada", dice Betül Kaçar, astrobiólogo apoyado por la NASA y profesor de bacteriología de la Universidad de Washington en Madison. "Pero eso no puede suceder sólo una vez. La vida se reduce a la química y a las condiciones que pueden generar un patrón de reacciones que se reproducen a sí mismas".
Las reacciones químicas que producen moléculas que estimulan que la misma reacción ocurra una y otra vez se denominan reacciones autocatalíticas.
270 combinaciones
En un nuevo estudio publicado en el Journal of the American Chemical Society, Zhen Peng, investigador postdoctoral en el laboratorio de Kaçar, y sus colaboradores compilaron 270 combinaciones de moléculas (que involucran átomos de todos los grupos y series de la tabla periódica) con potencial para una autocatálisis sostenida.
"Se pensaba que este tipo de reacciones son muy raras", dice Kaçar en un comunicado. "Estamos demostrando que en realidad no es nada raro. Sólo hay que buscar en el lugar correcto".
Los investigadores centraron su búsqueda en las llamadas reacciones de conmutación. En estas reacciones, dos compuestos que incluyen el mismo elemento con diferente número de electrones o estados reactivos se combinan para crear un nuevo compuesto en el que el elemento se encuentra en el medio de los estados reactivos iniciales.
Para ser autocatalítico, el resultado de la reacción también debe proporcionar materiales de partida para que la reacción vuelva a ocurrir, por lo que la salida se convierte en una nueva entrada, dice Zach Adam, coautor del estudio y geocientífico de la UW-Madison que estudia los orígenes de Vida en la Tierra. Las reacciones de comparporación dan como resultado múltiples copias de algunas de las moléculas involucradas, lo que proporciona materiales para los siguientes pasos de la autocatálisis.
"Si esas condiciones son las adecuadas, se puede empezar con relativamente pocos de esos resultados", afirma Adam. "Cada vez que das un turno en el ciclo, escupes al menos una producción extra, lo que acelera la reacción y hace que suceda aún más rápido".
La autocatálisis es como una población creciente de conejos. Las parejas de conejos se juntan, producen camadas de nuevos conejos y luego los nuevos conejos crecen para emparejarse y formar aún más conejos. No hacen falta muchos conejos para tener muchos más conejos pronto.
Sin embargo, buscar orejas caídas y colas peludas en el universo probablemente no sea una estrategia ganadora. En cambio, Kaçar espera que los químicos extraigan ideas de la lista de recetas del nuevo estudio y las prueben en ollas y sartenes que simulen cocinas extraterrestres.
"Nunca sabremos con certeza qué pasó exactamente en este planeta para generar vida. No tenemos una máquina del tiempo", afirma Kaçar. "Pero, en un tubo de ensayo, podemos crear múltiples condiciones planetarias para comprender cómo puede evolucionar la dinámica para sustentar la vida en primer lugar".
Kaçar lidera un consorcio apoyado por la NASA llamado MUSE, para la utilización y selección de metales a través de eones. Su laboratorio se centrará en reacciones que incluyen los elementos molibdeno y hierro, y está emocionada de ver lo que otros preparan a partir de las partes más exóticas e inusuales del nuevo libro de recetas.
"Carl Sagan dijo que si quieres hornear un pastel desde cero, primero debes crear el universo", dice Kaçar. "Creo que si queremos entender el universo, primero debemos hornear algunos pasteles".