Cuando la misión OSIRIS-REx de la NASA devolvió material del asteroide Bennu en 2023, los científicos confirmaron que las rocas de 4.600 millones de años contenían aminoácidos, las moléculas esenciales que hacen posible la vida. Los aminoácidos son responsables de la formación de proteínas y péptidos en el ADN y son fundamentales para casi todos los procesos biológicos. Lo que no quedó claro fue cómo se formaron estas moléculas en el espacio en primer lugar.
Una nueva investigación dirigida por científicos de Penn State sugiere que al menos algunos de los aminoácidos de Bennu pueden haberse originado en condiciones radiactivas y extremadamente frías durante las primeras etapas del sistema solar. Los hallazgos fueron publicados el 9 de febrero en la Actas de la Academia Nacional de Ciencias.
Según el equipo, las firmas químicas en las muestras de Bennu indican que estos aminoácidos probablemente se formaron a través de procesos diferentes a los que los científicos asumían tradicionalmente, y en condiciones mucho más duras de lo esperado.
«Nuestros resultados cambian el guión sobre cómo normalmente pensábamos que los aminoácidos se formaban en los asteroides», dijo Allison Baczynski, profesora asistente de investigación de geociencias en Penn State y coautora principal del artículo. «Ahora parece que hay muchas condiciones en las que se pueden formar estos componentes básicos de la vida, no sólo cuando hay agua líquida cálida. Nuestro análisis mostró que hay mucha más diversidad en las vías y condiciones en las que se pueden formar estos aminoácidos».
El análisis de isótopos revela los orígenes de la glicina
Los investigadores trabajaron con una pequeña cantidad de material Bennu, aproximadamente del tamaño de una cucharadita. Utilizando instrumentos especialmente adaptados, midieron los isótopos, que son ligeras diferencias en la masa de los átomos. Estas variaciones sutiles pueden revelar cómo y dónde se formaron las moléculas.
El equipo se concentró en la glicina, el aminoácido más simple. La glicina es una pequeña molécula de dos carbonos que desempeña un papel fundamental en la biología. Los aminoácidos se conectan en cadenas para formar proteínas, que realizan casi todas las funciones esenciales en los organismos vivos, desde la construcción de células hasta el impulso de reacciones químicas.
Debido a que la glicina puede formarse bajo una variedad de condiciones químicas, los científicos a menudo la usan como marcador de la química prebiótica temprana. Su presencia en asteroides y cometas apoya la idea de que algunas de las materias primas para la vida se crearon en el espacio y luego fueron entregadas a la Tierra.
Desafiando la teoría del agua cálida
Durante muchos años, la principal explicación de cómo se formó la glicina fue un proceso conocido como síntesis de Strecker. En esta reacción, el cianuro de hidrógeno, el amoníaco y los aldehídos o cetonas se combinan en agua líquida. Ese modelo sugirió que los aminoácidos se formaban en ambientes relativamente suaves y ricos en agua.
Sin embargo, la evidencia isotópica de Bennu apunta en una dirección diferente. Los datos indican que su glicina puede haberse formado no en agua líquida cálida, sino en hielo congelado expuesto a la radiación en las regiones exteriores del joven sistema solar.
«Aquí en Penn State, hemos modificado la instrumentación que nos permite realizar mediciones isotópicas en cantidades realmente bajas de compuestos orgánicos como la glicina», dijo Baczynski. «Sin los avances en tecnología y la inversión en instrumentación especializada, nunca hubiéramos hecho este descubrimiento».
Comparando a Bennu con el meteorito Murchison
Los científicos han estudiado durante mucho tiempo los aminoácidos en meteoritos ricos en carbono, incluido el conocido meteorito Murchison que cayó en Australia en 1969. Para comprender mejor la química de Bennu, el equipo de Penn State comparó sus aminoácidos con los encontrados en Murchison.
La comparación reveló diferencias importantes. Los aminoácidos en Murchison parecen haberse formado en ambientes que incluían agua líquida y temperaturas moderadas. Estas condiciones podrían haber existido en el cuerpo progenitor del meteorito y también estuvieron presentes en la Tierra primitiva.
«Una de las razones por las que los aminoácidos son tan importantes es porque creemos que desempeñaron un papel importante en cómo comenzó la vida en la Tierra», dijo Ophélie McIntosh, investigadora postdoctoral en el Departamento de Geociencias de Penn State y coautora principal del artículo. «Lo que es una verdadera sorpresa es que los aminoácidos en Bennu muestran un patrón isotópico muy diferente al de Murchison, y estos resultados sugieren que los cuerpos progenitores de Bennu y Murchison probablemente se originaron en regiones químicamente distintas del sistema solar».
Nuevas preguntas sobre las moléculas de imagen especular
El estudio también reveló un resultado desconcertante. Los aminoácidos existen en dos formas de imagen especular, similares a las manos izquierda y derecha. Anteriormente, los científicos esperaban que estas formas emparejadas compartieran la misma firma isotópica.
Sin embargo, en las muestras de Bennu, las dos versiones especulares del ácido glutámico contienen valores de nitrógeno dramáticamente diferentes. Aún se desconoce por qué formas de espejo químicamente idénticas mostrarían firmas de nitrógeno tan diferentes, y los investigadores planean investigar más a fondo.
«Ahora tenemos más preguntas que respuestas», dijo Baczynski. «Esperamos poder seguir analizando una variedad de meteoritos diferentes para observar sus aminoácidos. Queremos saber si siguen pareciéndose a Murchison y Bennu, o tal vez hay incluso más diversidad en las condiciones y vías que pueden crear los componentes básicos de la vida».
Otros coautores de Penn State son Mila Matney, candidata a doctorado en geociencias; Christopher House, profesor de geociencias; y Katherine Freeman, profesora de Geociencias de la Universidad Evan Pugh en Penn State.
Otros autores del artículo son Danielle Simkus y Hannah McLain del Centro de Investigación y Exploración en Ciencia y Tecnología Espaciales (CRESST) del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland; Jason P. Dworkin, Daniel P. Glavin y Jamie E. Elsila de la División de Exploración del Sistema Solar Goddard de la NASA; y Harold C. Connolly Jr. de la Universidad Rowan, el Museo Americano de Historia Natural y el Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona, y Dante S. Lauretta del Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona.
