Química

Más hallazgos sobre un famoso experimento bioquímico de los años 50

(NC&T) De 1953 a 1954, el profesor Stanley Miller, entonces en la Universidad de Chicago, realizó una serie de experimentos con un sistema cerrado de frascos que contenían agua y gases simples. En aquel momento, las moléculas usadas en el experimento (hidrógeno, metano y amoníaco) se pensaba que fueron comunes en la antigua atmósfera de la Tierra.

Al gas se le aplicó una chispa eléctrica. Después de varias semanas, el agua se volvió marrón. Cuando Miller la analizó, encontró que contenía aminoácidos, los bloques básicos que forman las proteínas, que son la "caja de herramientas" para la construcción de formas de vida. Las proteínas son usadas en infinidad de sistemas, desde las estructuras como el pelo y las uñas, a procesos que aceleran, facilitan y regulan las reacciones químicas.

La chispa proporcionó la energía para que las moléculas se recombinaran en aminoácidos que llovieron sobre el agua. Este experimento demostró cómo las moléculas simples pudieron agruparse en la Tierra arcaica mediante procesos naturales, como los relámpagos, para formar las moléculas más complejas necesarias para la vida.

Jeffrey Bada (que fue colaborador de Miller) y Adam Johnson (del equipo del Instituto de Astrobiología de la NASA en la Universidad de Indiana en Bloomington) decidieron que sería interesante reanalizar las muestras históricas de los experimentos originales de Miller usando métodos modernos. El equipo quiso ver si los equipos de ahora podrían descubrir productos químicos que no pudieron ser descubiertos con las técnicas de los años cincuenta. Ellos analizaron las muestras y recurrieron a Daniel Glavin y Jason Dworkin de la NASA, quienes ayudaron en el análisis con los instrumentos de última generación del Laboratorio Analítico Goddard de Astrobiología.

Experimento de Miller
Esquema del primer experimento de Miller. (Foto: Ned Shaw, Indiana University)
En realidad, Miller efectuó tres experimentos ligeramente diferentes. En uno de ellos, se inyectó vapor en los gases para simular las condiciones en la nube de un volcán en erupción. Los investigadores han comprobado que, en comparación con el diseño clásico de Miller que aparece en los libros de texto, las muestras del experimento que simulaba los efectos de una erupción volcánica produjeron una variedad más amplia de compuestos.

Los autores del nuevo estudio han descubierto 22 aminoácidos, 10 de los cuales nunca se habían encontrado en ningún otro experimento como éste. Esto es significativo porque la opinión de la comunidad científica sobre la composición de la atmósfera temprana de la Tierra ha cambiado. En lugar de estar muy cargada con hidrógeno, metano y amoníaco como se pensaba décadas atrás, muchos científicos creen ahora que la antigua atmósfera de la Tierra estaba compuesta fundamentalmente por dióxido de carbono, monóxido de carbono y nitrógeno.

A primera vista, si la atmósfera temprana de la Tierra tuvo sólo unas pocas de las moléculas utilizadas en el experimento clásico de Miller, se hace difícil ver cómo podría haber comenzado la vida siguiendo un proceso similar. Sin embargo, además del agua y el dióxido de carbono, las erupciones volcánicas también liberan los gases hidrógeno y metano. Las nubes volcánicas cuentan asimismo con relámpagos ya que las colisiones entre la ceniza volcánica y las partículas de hielo generan cargas eléctricas. Como la Tierra joven todavía estaba caliente por su formación, probablemente los volcanes eran entonces muy abundantes.

Los precursores orgánicos de la vida pudieron haber sido producidos localmente en charcas temporales, ubicadas en islas volcánicas, incluso si el hidrógeno, el metano y el amoníaco eran escasos en la atmósfera global. Al menguar el agua de las charcas, en éstas se habrían ido concentrando aminoácidos y otras moléculas, aumentando de ese modo las probabilidades de que se diera la secuencia correcta de reacciones químicas necesaria para iniciar la vida. De hecho, las erupciones volcánicas pudieron ayudar al surgimiento de vida de otra manera adicional: mediante la producción de sulfuro de carbonilo, que ayuda a enlazar aminoácidos en las cadenas llamadas péptidos.




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