Científicos replican la química del espacio profundo vinculada al primer metabolismo en la Tierra

La búsqueda del origen de la vida ha sido durante siglos una de las preguntas más fascinantes y desafiantes para la ciencia. Un descubrimiento reciente realizado por científicos de la Universidad de Hawaiʻi en Mānoa arroja luz sobre la posibilidad de que los ingredientes fundamentales para el metabolismo en la Tierra se formaran en el espacio profundo mucho antes de que nuestro planeta existiera. Este avance representa un paso significativo para entender no solo cómo comenzó la vida en la Tierra sino también cómo podría surgir en otros rincones del universo. El metabolismo es el conjunto de procesos químicos que ocurren dentro de los organismos vivos, permitiendo la conversión de nutrientes en energía necesaria para mantener la vida. Dentro de estos procesos, el ciclo de Krebs es uno de los caminos metabólicos más esenciales y universales, involucrado en la transformación y generación de energía celular.

Investigaciones recientes han demostrado que las moléculas que participan en este ciclo, concretamente los ácidos carboxílicos mono, di y tricarboxílicos, pueden formarse en condiciones similares a las del espacio interestelar. En el laboratorio de Astroquímica W. M. Keck, los investigadores simularon las temperaturas extremadamente bajas, cercanas al cero absoluto, y las exposiciones a rayos cósmicos galácticos que se dan en las nubes densas de gas y polvo en el espacio interestelar. Bajo estas condiciones, lograron la formación completa de una variedad de ácidos orgánicos complejos que son constituyentes claves en el ciclo de Krebs.

Estos compuestos orgánicos han sido encontrados en meteoritos y asteroides ricos en carbono como Ryugu y Murchison, objetos cósmicos cuya composición ofrece pistas sobre la química prebiótica que pudo llegar a la Tierra en su juventud. El estudio publicado en la prestigiosa revista Proceedings of the National Academy of Sciences destaca que estos ácidos carboxílicos pueden formarse sin ninguna intervención biológica en un tiempo estimado de varios millones de años, lo que en términos cósmicos es relativamente rápido. Esto implica que antes de la formación del sistema solar, ya podrían existir una serie de “bloques de construcción” químicos que, al llegar a planetas como la Tierra mediante impactos de cometas o asteroides, habrían propiciado la iniciación de procesos metabólicos primarios. Los hallazgos sugieren que el conjunto básico de moléculas que inician las reacciones químicas vitales para la vida no son exclusivas del planeta Tierra ni producto exclusivo de su evolución química local, sino que podrían ser universales y comunes en entornos de formación estelar en nuestra galaxia y más allá. Esto abre una puerta para que la vida, o al menos sus fundamentos bioquímicos, pueda surgir en ambientes diversos del cosmos bajo condiciones favorables.

El profesor Ralf I. Kaiser, líder del equipo de investigación, destacó la importancia de estas investigaciones para posicionar a Hawaiʻi como un centro pionero en astrobiología y química espacial. Mediante el uso de modernas tecnologías y simulaciones, los científicos están logrando recrear las condiciones extremas del espacio para entender cómo los compuestos orgánicos pueden formarse y evolucionar en un universo frío y altamente irradiado. Otro aspecto relevante de esta investigación es la conexión directa entre la astroquímica experimental y el estudio de cuerpos celestes que han llegado hasta nosotros en forma de meteoritos. La correlación entre las moléculas sintetizadas en laboratorio y las identificadas en muestras espaciales reales respalda la hipótesis de que ciertos organismos químicos esenciales para la vida llegan a los planetas como componentes prebióticos, actuando como una especie de “kit de inicio cósmico” para la vida.

Este descubrimiento además tiene implicaciones para la búsqueda de vida extraterrestre. Al confirmar que los ingredientes para los procesos metabólicos pueden formarse en el espacio y desplazarse a planetas emergentes, se amplía la posibilidad de que la vida, o al menos sus bases químicas, pueda encontrarse en exoplanetas que orbiten estrellas jóvenes. La química basada en ácidos carboxílicos y otras moléculas orgánicas complejas puede ser un indicio clave para la detección de ecosistemas potencialmente habitables en nuestra galaxia y en otras galaxias. La metodología empleada consistió en congelar gases simples a temperaturas criogénicas y exponerlos a una radiación simulada que emula los rayos cósmicos. Posteriormente, estos compuestos fueron lentamente calentados para replicar el efecto del calentamiento progresivo de nubes de polvo interestelar debido a la formación estelar.

Durante este proceso, se identificaron una serie compleja de ácidos orgánicos favorecedores para la química prebiótica y la eventual evolución biológica. El descubrimiento de estos compuestos ha sido un eslabón importante para cerrar la brecha entre la química espacial y la bioquímica terrestre. A pesar de décadas de investigación, la pregunta sobre cómo moléculas tan complejas pudieron formarse en un entorno frío y hostil ha sido un misterio. La capacidad para sintetizarlas en laboratorio simulado confirma que no es necesario un entorno biológico para que estos compuestos aparezcan; el espacio mismo puede actuar como un laboratorio gigante de síntesis química. Además, este estudio fomenta la comprensión de la evolución química que precedió a la vida, un campo interdisciplinario que involucra química, astrofísica, biología y geología.

Comprender la química prebiótica en condiciones estelares es fundamental para trazar la línea desde átomos simples hasta sistemas metabólicos complejos que eventualmente derivaron en organismos vivos. En resumen, el trabajo de los científicos en Hawaiʻi contribuye significativamente a la hipótesis de la panspermia química, que sugiere que los componentes esenciales de la vida pueden originarse en el espacio y ser transportados a planetas jóvenes. Esto no solo refuerza nuestro entendimiento del origen de la vida en la Tierra, sino que también ofrece una perspectiva más amplia sobre la universalidad de la vida en el cosmos. Los resultados invitan a continuar explorando la química interestelar y a mejorar las técnicas experimentales para investigar otras moléculas relacionadas con procesos metabólicos o el ADN y el ARN. Finalmente, la relevancia de esta investigación no solo se restringe a la astrobiología, sino que también tiene aplicaciones potenciales en la química orgánica, la farmacología y el desarrollo de nuevos materiales basados en compuestos orgánicos complejos formados en condiciones extremas.

La posibilidad de replicar y estudiar en laboratorio moléculas esenciales para la vida en un entorno simulado acelera la innovación en estos campos y amplía nuestras perspectivas sobre la vida, la química y el cosmos. Con este descubrimiento, Hawaiʻi se consolida como un faro de investigación en astrobiología, mostrando que los secretos del origen de la vida pueden encontrarse no solo en nuestro planeta sino también en las profundidades frías y oscuras del espacio interestelar.