Estudiando los Orígenes de la Vida

Por :Liberto Brun Compte

Cuando estudiamos la vida en el universo, tenemos a mano un ejemplo en donde sabemos que la vida ocurre: La Tierra, nuestra casa.

Por Edna DeVore

Entender como comenzó la vida aquí en la Tierra, puede ayudarnos a entender de la forma como puede llegar a ocurrir en otros mundos. Este es el campo de dominio de los científicos en el Centro del Instituto SETI, para el Estudio de la Vida en el Universo al igual que El Instituto de Astrobiología de la NASA.

En las investigaciones acerca de la vida en la Tierra, los científicos buscan fuentes para la construcción de bloques de vida, la química basada en el carbono que constituye a todo ser viviente. Hoy día, encontramos a los ingredientes para la vida (carbono, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno, y así los demás) por todos lados en nuestro planeta. Todos los elementos básicos que constituyen a los árboles, flores, pájaros, bacterias y nosotros mismos se encuentran en abundancia sobre la superficie de la Tierra.

Pero, ¿De dónde vinieron los compuestos orgánicos que conforman la base para que la vida exista? ¿Formaban parte del planeta original? ¿Se formaron lentamente en profundas fosas y océanos a medida que la Tierra se enfriaba? ¿Llegaron del espacio?. Todas estas preguntas han mantenido ocupados seriamente a los científicos por más de 50 años.

Hoy, existe una fuerte evidencia de que los cometas llevaron estas moléculas después de que se formó la Tierra. ¿Podemos obtener muestras de estos materiales iniciales? Podríamos pensar que no, ya que el sistema solar se formó alrededor de 4500 millones de años atrás. Pero cada vez en que un cometa cruza por el Sol, estamos viendo una muestra de muchas millas de ancho de esa nebulosa. Utilizando esos datos, algunos investigadores están tratando de simular los inicios del Sistema Solar en el laboratorio.

El Dr. Max Bernstein y el Dr. Jason Dworkin, científicos del Instituto SETI, trabajan en el Centro de Investigación Ames de la NASA en cooperación con el Dr. Lou Allamandola y el Dr. Scott Sandford en el Laboratorio de Astroquímica. Conjuntamente, el equipo reconstruye nubes interestelares en cámaras de simulación a muy bajas temperaturas y presiones similares a las de regiones exteriores de la nebulosa solar. Trabajan con productos químicos que sabemos se encuentran presentes en los cometas, para aprender la manera de cómo se forman los materiales orgánicos complejos en los cuerpos helados como son los cometas. Sus experimentos han producido compuestos orgánicos complejos como los que podemos encontrar en el detritus de los cometas, los meteoritos. Cuando son agregadas al agua, algunas de estas substancias, forman pequeñísimas (diámetro de 10 micrones) gotas en forma de cápsula similares a las membranas de una celda (foto de gotas). Los extractos orgánicos de algunos meteoritos también forman estas gotas en forma de cápsula cuando se las agrega al agua. Este resultado resulta intrigante nos apunta a la posibilidad de que los cometas y meteoritos podrían haber llenado la Tierra con materiales orgánicos que resultaron ser un trampolín para la vida.

No podían soportar el calor.

Existió una época en los inicios de la formación de nuestro planeta cuando era un simple globo fundido, demasiado caliente para contener agua, demasiado caliente para los complejos elementos orgánicos de vida y demasiado caliente para mantener una atmósfera - no era un buen lugar para vivir. Cualquier substancia orgánica que cayera en ese infierno hubiera sido rápidamente destruida.

A medida que la Tierra se fue enfriando, comenzó a formarse una atmósfera de bióxido de carbono y nitrógeno, y se fijaron las exhalaciones volcánicas del planeta y el detritus de los cometas que golpeaban su superficie. Se formaron océanos poco profundos, condensándose del vapor de agua expelido por los volcanes y del agua que llegaba como bolas gigantes de nieve del espacio -cometas- que bombardeaban a todos los planetas del sistema solar inicial. Fíjense en las heladas superficies geológicas de la Luna y Mercurio para poder ver la evidencia de este bombardeo inicial; cada pulgada de su superficie está cubierta de cráteres. Existe poca evidencia de los impactos de cometas en la Tierra ya que su superficie se recicla a medida que el movimiento de los continentes avanza, choca, se colapsa o emergen las placas tectónicas que nosotros sentimos algunas veces como terremotos y las que vemos como volcanes activos.

Pero estos compuestos orgánicos podrían haber sido conservados en los helados grumos pequeños de materia, que quedaron como resultado de la nebulosa original, tales como cometas.

Los cometas son algunos de los cuerpos más antiguos de nuestro sistema solar, cayendo hacia el Sol desde los más lejanos confines de la nebulosa solar original. A partir de observaciones obtenidas en observatorios en tierra, en aviones y en el espacio sabemos que los cometas son grandes bolas sucias de nieve, hechas de agua, bióxido de carbono (hielo seco), amoníaco y polvo. (Ver 'Construyendo un Cometa') El polvo contiene grandes cantidades de compuestos orgánicos complejos. Como la Tierra barre el detritus que han dejado atrás los cometas, nosotros lo vemos quemarse allá arriba en nuestra atmósfera en forma de meteoros o estrellas fugaces. Algunos sobreviven para caer a tierra como meteoritos, se estima que diariamente caen entre 1000 y 10.000 toneladas de polvo y roca a la Tierra, procedentes del espacio. Estas son muestras de la nebulosa solar inicial.

Agregue agua y revuélvase.

Un experimento muy conocido, nos muestra que es lo que pudo haber pasado después de que la Tierra se enfrió lo suficiente para permitir que el agua se mantuviese en forma líquida y fuese sembrada de moléculas complejas. En 1953, el Dr.Stanley Miller y el Dr.Harold Urey realizaron un experimento en la Universidad de Chicago para ver sí los bloques esenciales de vida -aminoácidos y azúcares- podrían formarse a partir de los compuestos químicos básicos que pensaron que ya existían en el principio en la Tierra; metano, hidrógeno, amoníaco y agua. Construyeron un sistema cerrado que realizó la química entre las fases líquida y gaseosa y agregaron una chispa para simular una descarga eléctrica. Después de pasado algún tiempo, se formaron muchos compuestos, incluyendo algunos de los aminoácidos que se encuentran en nuestras células. Este experimento los catapultó al mundo de la fama y creó el nuevo campo científico de la exobiología, el estudio de vida más allá de la Tierra, ya que pareció ser que los bloques esenciales de la formación de vida, podrían desarrollarse a partir de materiales inorgánicos, agua y energía. Más simplemente, dadas las condiciones y los ingredientes necesarios, los planetas podrían hacer su propia sopa donde se dieran las condiciones para crear formas de vida. Y, razonaron los científicos, esto podría pasar en cualquier parte. Más recientemente, la NASA ha acuñado el término, Astrobiología para integrar el estudio de vida mas allá de la Tierra. Internacionalmente, este campo de estudio es también conocido como bioastronomía. Independiente del término que se use, todos conjuntan a la astronomía, biología, química, física, geociencias, y ciencias del espacio al estudiar acerca de la vida más allá de la Tierra.

El experimento Miller-Urey no proveyó una respuesta totalmente satisfactoria a la pregunta de '¿Dónde se crearon inicialmente los bloques de vida?' Hoy, los científicos están buscando evidencia de que estos bloques constructores de vida llegaron del espacio. En otras palabras, las claves básicas para la vida llegaron de alguna otra parte no en forma de humanoides parlantes, sino como microscópicos granos de material orgánico portado por cometas y meteoritos. Los astrónomos han identificado muchas clases de moléculas orgánicas-compuestos del carbono en el espacio entre las estrellas, flotando y vagando en el espacio en nubes de gas o unidas en pequeñas partículas de polvo. Este tipo de materiales forma nuevas estrellas y sus sistemas planetarios. Un material similar formó la nebulosa solar inicial y cuando nuestro Sol y los planetas se condensaron a partir de esa nube de polvo y gas, algunos materiales orgánicos ya estaban presentes. Pero la condición inicial de la Tierra en su principio, debió de partir de algunas moléculas complejas, de ahí que Miller y Urey comenzaron con química simple. Hoy en día, la siguiente generación de científicos está considerando que los compuestos orgánicos podrían haber llegado más tarde (cuando la Tierra ya se hubiera enfriado algo). Podrían haber llegado como cometas y meteoritos que cayeron como lluvia para formar los océanos, dióxido de carbono para la atmósfera y orgánicos para contribuir a los orígenes de la vida.

Al igual que el experimento de Miller-Urey, los resultados del Laboratorio de Astroquímica son solamente sugerentes; apuntan a una fuente cósmica para algunos de los bloques de formación de vida. Bernstein, Allamandola y Sandford describieron sus investigaciones en el Scientific American y llegaron a esta conclusión.

Por supuesto que existe un gran espacio faltante entre los más complejos materiales orgánicos y el código genético, metabolismo y auto réplica que es crucial para la definición de vida. Pero dada su omnipresencia, si las moléculas orgánicas del espacio hubieran tenido algo que ver con la creación de vida aquí, eso significa que ellas estuvieron -y siempre están- disponibles para ayudar en el desarrollo de vida en cualquier otra parte. Life's Far Flung Raw Materials'

A medida que investigamos para entender la vida aquí en la Tierra y más allá, cada observación y cada experimento contribuye a poner una pieza más en el rompecabezas. Con suficientes piezas, podrá llegar a emerger la imagen completa.