Puede que la vida no haya comenzado con un rayo dramático en el océano, pero desde muchos intercambios de «microlightning» más pequeños entre las gotas de agua por estrellarse en cascadas o romper ondas.
Una nueva investigación de la Universidad de Stanford muestra que el agua rociada en una mezcla de gases que se cree que están presentes en la atmósfera temprana de la Tierra pueden conducir a la formación de moléculas orgánicas con enlaces de nitrógeno de carbono, incluidos Uracilo, uno de los componentes del ADN y el ARN.
El estudio, publicado en la revista Avances científicosagrega evidencia, y un nuevo ángulo, a la tan descuidada hipótesis de Miller-urey, que argumenta que la vida en el planeta comenzó desde un rayo. Esa teoría se basa en un experimento de 1952 que muestra que los compuestos orgánicos podrían formarse con la aplicación de electricidad a una mezcla de agua y gases inorgánicos.
En el estudio actual, los investigadores encontraron que el aerosol de agua, que produce pequeñas cargas eléctricas, podría hacer ese trabajo por sí solo, sin necesidad de electricidad adicional.
«Microelectric discharges between oppositely charged water microdroplets make all the organic molecules observed previously in the Miller-Urey experiment, and we propose that this is a new mechanism for the prebiotic synthesis of molecules that constitute the building blocks of life,» said senior authorRichard Zare, the Marguerite Blake Wilbur Professor of Natural Science and professor of chemistry in Stanford'sSchool of Humanities y ciencias.
El poder y el potencial de Microlightning
Durante un par de mil millones de años después de su formación, se cree que la Tierra tuvo un remolino de productos químicos, pero casi no hay moléculas orgánicas con enlaces de carbono-nitrógeno, que son esenciales para proteínas, enzimas, ácidos nucleicos, clorofila y otros compuestos que se componen hoy en día.
La forma en que surgieron estos componentes biológicos han perplejo durante mucho tiempo a los científicos, y el experimento Miller-urey proporcionó una posible explicación: ese rayo que golpea en el océano e interactúa con los primeros gases del planeta como el metano, el amoníaco y el hidrógeno podrían crear estas moléculas orgánicas. Los críticos de esa teoría han señalado que los rayos son demasiado poco frecuentes y el océano demasiado grande y dispersado para que esto sea una causa realista.
Zare, junto con los académicos postdoctorales Yifan Meng y Yu Xia, y el estudiante graduado Jinheng Xu, proponen otra posibilidad con esta investigación. El equipo primero investigó cómo las gotas de agua desarrollaron diferentes cargas cuando se dividieron por un spray o salpicaduras. Descubrieron que las gotas más grandes a menudo tenían cargas positivas, mientras que las más pequeñas eran negativas. Cuando las gotas con carga opuesta se acercaron entre sí, las chispas saltaron entre ellas. Zare llama a esto «microlightning», ya que el proceso está relacionado con la forma en que se construye la energía y se descarga como rayos en las nubes. Los investigadores usaron cámaras de alta velocidad para documentar los destellos de luz, que son difíciles de detectar con el ojo humano.
A pesar de que los pequeños destellos de microlightning pueden ser difíciles de ver, todavía tienen mucha energía. Los investigadores demostraron que la potencia enviando aerosoles de agua a temperatura ambiente a una mezcla de gas que contiene nitrógeno, metano, dióxido de carbono y gases de amoníaco, que se cree que están presentes en la Tierra temprana. Esto dio como resultado la formación de moléculas orgánicas con enlaces de carbono-nitrógeno que incluyen cianuro de hidrógeno, glicina de aminoácidos y uracilo.
Los investigadores argumentan que estos hallazgos indican que no era necesariamente un rayo, sino las pequeñas chispas hechas por olas o cascadas que saltaron la vida en este planeta.
«En la tierra temprana, había aerosoles de agua por todo el lugar, en grietas o contra rocas, y pueden acumular y crear esta reacción química», dijo Zare. «Creo que esto supera muchos de los problemas que las personas tienen con la hipótesis de Miller-urey».
El equipo de investigación de Zare se enfoca en investigar el poder potencial de pequeños bits de agua, incluida la forma en que el vapor de agua produce amoníaco, un ingrediente clave en el fertilizante y las gotas de agua de agua producen espontáneamente peróxido de hidrógeno.
«Por lo general, pensamos en el agua como tan benigna, pero cuando se divide en forma de pequeñas gotas, el agua es altamente reactiva», dijo.
Expresiones de gratitud
Zare también es miembro del Stanfordbio-X, el Instituto del Tecardiovascular, el Instituto de Cáncer de Stanford y el Instituto de Neurosciencias delwu Tsai, así como un afiliado del Instituto de Medio Ambiente del Medio Ambiente Thestanford Woods.
Esta investigación recibió el apoyo de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea y la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China.
