Hallan en el espacio profundo moléculas clave para el origen de la vida mucho antes de la formación de la Tierra

Durante décadas, los científicos han intentado descifrar cómo comenzaron las primeras formas de vida en la Tierra. Una de las piezas más enigmáticas de este rompecabezas es el origen del metabolismo, ese complejo sistema de reacciones químicas que permite a los organismos transformar materia en energía.

Un nuevo descubrimiento podría cambiar de forma radical lo que sabíamos hasta ahora: las moléculas centrales para esos procesos vitales no habrían nacido en nuestro planeta, sino en el espacio profundo, mucho antes de que existiera la Tierra.

Una investigación del Departamento de Química de la Universidad de Hawái en Mānoa logró recrear en laboratorio las condiciones extremas del espacio interestelar. Lo hicieron dentro del Laboratorio de Investigación en Astroquímica WM Keck, donde simularon el entorno de las densas nubes moleculares que flotan entre las estrellas.

Estos entornos, fríos y oscuros, tienen temperaturas cercanas al cero absoluto y están constantemente atravesados por rayos cósmicos. Al congelar gases simples, exponerlos a radiación galáctica y luego aplicar un calentamiento gradual, los científicos lograron algo que nunca antes se había observado: la formación del conjunto completo de ácidos carboxílicos que componen el ciclo de Krebs.

Este ciclo es esencial para la vida tal como la conocemos. Todas las células vivas, desde bacterias hasta seres humanos, lo utilizan para obtener energía a partir de nutrientes. La posibilidad de que las moléculas fundamentales de ese mecanismo hayan surgido de manera abiótica, es decir, sin la intervención de ningún organismo, representa una revelación de alto impacto para la biología, la química y la astrobiología.

“El ciclo de Krebs (o ciclo del ácido cítrico) es considerado uno de los ciclos bioquímicos fundamentales para la respiración celular y la obtención de energía para otras funciones vitales. Se piensa que fue uno de los primeros ciclos metabólicos, uno de los más primitivos de cuando la vida apareció en la Tierra. El hallazgo de diversos ácidos carboxílicos (usualmente vinculados al ciclo de Krebs) en el asteroide Ryugu y en el meteorito Murchinson hace pensar en su potencial origen extraterrestre”, explicó a Infobae el geólogo Fernando Gómez, investigador del Centro de Investigaciones en Ciencias de la Tierra (CICTERRA) y profesor del Departamento de Geología de la Universidad Nacional de Córdoba.

Y agregó: “Comprender las condiciones ambientales necesarias para la formación de estos componentes fundamentales, ya sea en el espacio exterior, en la superficie de cometas o de otros planetas (incluida la Tierra primitiva), nos permite entender mejor cómo se originó la vida en la Tierra, evaluar si todos los componentes necesarios se originaron en nuestro planeta o algunos de ellos provinieron del espacio exterior y de esta forma evaluar la posibilidad de vida en otros planetas”.

Para Gómez, simular el espacio profundo implica producir en cámaras o reactores especiales ciertas reacciones químicas a partir de algunos elementos o compuestos precursores.

“Estos reactivos son sometidos a condiciones de vacío, influjo de radiación, presiones y temperaturas propias del espacio exterior. Esto permite evaluar la cinética de estas reacciones y los componentes que son producidos bajo diferentes condiciones. Esto es luego comparado con los compuestos hallados en meteoritos, asteroides y cometas que se supone sufrieron condiciones similares”, sostuvo el geólogo experto.

El ciclo de Krebs no es una construcción exclusivamente terrestre. La presencia de sus componentes químicos fuera del planeta refuerza una idea audaz pero cada vez más aceptada: que los bloques fundamentales de la vida son universales. Y que tal vez no sea la Tierra la excepción, sino una manifestación más de un fenómeno químico extendido por todo el cosmos.

“Este trabajo demuestra que los ingredientes básicos de la química de la vida podrían haberse generado en el espacio, mucho antes de que se formara la Tierra”, afirmó Ralf I. Kaiser, profesor del Departamento de Química de la UH Mānoa. El experimento no solo reproduce una hipótesis largamente discutida, sino que entrega evidencia experimental concreta. Bajo condiciones que imitan al espacio profundo, lograron sintetizar ácidos monocarboxílicos, dicarboxílicos y tricarboxílicos. Esos mismos compuestos ya habían sido detectados en cuerpos celestes como el asteroide Ryugu y el meteorito Murchison.

El segundo elemento innovador de este trabajo es su contribución a la noción de protometabolismo. Este término se refiere a las reacciones químicas previas al metabolismo moderno, que podrían haber ocurrido en la Tierra primitiva y haber sido adoptadas por los primeros organismos vivos. Uno de los mayores misterios de la biología evolutiva ha sido identificar ese marco molecular original. ¿De dónde surgieron las rutas químicas que luego heredó la vida? ¿Cómo pasamos del caos químico al orden metabólico?

Los investigadores sostienen que el conjunto de ácidos sintetizados en su laboratorio representa la red molecular base del protometabolismo. Es decir, esos compuestos no habrían aparecido por evolución biológica, sino que ya estaban disponibles cuando surgieron las primeras células. Las formas de vida primigenias, entonces, podrían haber integrado estas moléculas preexistentes a su propio funcionamiento interno, construyendo así el esqueleto del metabolismo actual.

El hallazgo no es solo relevante para la comprensión de nuestros orígenes. Tiene implicancias más allá de la Tierra. “La investigación única que se lleva a cabo en las islas coloca a Hawái a la vanguardia de la astrobiología y la química espacial”, aseguró Mason Mcanally, autor principal del estudio. Si estas moléculas pueden formarse en cualquier parte del universo donde existan condiciones similares, entonces las semillas de la vida podrían estar presentes en miles de planetas aún desconocidos.

No se trata de ciencia ficción. En los últimos años, misiones espaciales han confirmado que compuestos orgánicos complejos existen en cometas, asteroides y en los discos protoplanetarios que rodean estrellas jóvenes. Pero faltaba una pieza clave: comprobar si esas moléculas podían incluir las estructuras fundamentales del metabolismo. Esta investigación entrega por primera vez una respuesta positiva.

Las condiciones de laboratorio que hicieron posible este experimento imitan con fidelidad el ciclo térmico de una nube interestelar en transformación. Cuando una estrella comienza a nacer dentro de una de estas nubes, emite calor que poco a poco calienta el material circundante. El equipo de Hawái replicó ese proceso, demostrando que el calentamiento progresivo de hielos cósmicos irradiados puede conducir a la formación espontánea de ácidos biorrelevantes.

Gómez amplió el conocimiento sobre los ingredientes básicos para la generación de la química de la vida al explicar: “Bajo ciertas condiciones estos se combinan para formar macromoléculas más complejas (por ejemplo los componentes necesarios para el ciclo de Krebs). Una de las preguntas fundamentales es como esas macromoléculas se han combinado o transformado para generar moléculas más complejas que componen y dan funciones a la vida (por ejemplo ARN y ADN para transferir informacion, lípidos para el aislamiento y compartimentalización de la célula, o moléculas como ATP-adenosina trifosfato- para transferencia de energía)”.

Y completó: “Los científicos exploran diversos ambientes donde estas reacciones fundamentales pueden ocurrir, y lo hacen simulando las condiciones ambientales propias del espacio exterior, de sistemas hidrotermales submarinos, o lagos donde la evaporación permite concentrar los elementos lo suficiente como para que algunas de estas reacciones fundamentales ocurran”.

Según Gómez, uno de los problemas en comprender los pasos fundamentales de la química prebiótica, es que en nuestro planeta los procesos geológicos y la vida misma se encargaron de reciclar compuestos orgánicos primordiales y borrar el registro de esa química prebiológica.

“Por eso los científicos buscan en otros planetas, como Marte (o en sistemas estelares en el espacio), el registro o evidencias de esas reacciones fundamentales para el origen de la vida. Marte es particularmente interesante pues recientemente se han encontrado diversos compuestos orgánicos, y minerales ricos en fósforo en antiguos lagos (ej. cráter de Jezero), un elemento fundamental para la vida. Uno podría especular que, aunque no haya surgido la vida en Marte, este podría haber registrado reacciones químicas propias de una química prebiótica ´fallida´ y así ayudarnos a entender mejor cómo la vida apareció en la Tierra”, concluyó el especialista en Geología.

Los resultados del estudio en laboratorio no solo validan una hipótesis central de la astrobiología, sino que abren nuevas preguntas. Si el metabolismo tiene un origen extraterrestre, ¿es posible que la vida como fenómeno químico sea más común de lo que pensamos? ¿Pudo haber ocurrido algo similar en otros sistemas planetarios? ¿Podríamos encontrar trazas de protometabolismo en exoplanetas donde la vida todavía no se ha desarrollado?

Estas preguntas reubican la discusión científica sobre el origen de la vida. Hasta ahora, muchas teorías suponían que las condiciones únicas de la Tierra primitiva eran necesarias para generar las primeras moléculas biológicas. Pero si esos compuestos ya estaban disponibles en el entorno espacial, entonces la Tierra no fue un laboratorio, sino una receptora. Los cometas, asteroides y partículas de polvo cósmico que bombardearon nuestro planeta en su infancia habrían traído consigo no solo agua y carbono, sino también estructuras complejas listas para reaccionar.

La implicancia más poderosa de este hallazgo es filosófica: si los ingredientes básicos de la vida son universales y sus procesos de formación no requieren vida previa, entonces la vida podría ser una consecuencia natural de la química, más que un accidente extraordinario. En otras palabras, la vida no sería rara, sino esperable.

Por supuesto, aún quedan pasos por dar. El ciclo de Krebs completo implica más que la simple presencia de sus componentes. Involucra orden, regulación y ciclos autoorganizados. Pero este experimento marca un punto de partida. Es como encontrar todas las piezas de un motor dispersas en el espacio, incluso antes de que haya una máquina que las use. La posibilidad de que el protometabolismo ya estuviera funcionando de forma rudimentaria antes del origen de la vida cambia radicalmente lo que se entiende por biología.

El desafío ahora es explorar en qué condiciones estas moléculas pueden integrarse en sistemas más complejos. También será clave buscar más evidencias en otros cuerpos del Sistema Solar. Si la Luna, Marte o las lunas de Júpiter y Saturno muestran rastros similares, el argumento se volverá irrefutable.

A medida que la ciencia profundiza en la química del cosmos, descubrimientos como este reconfiguran los límites de lo que entendemos por vida. Lo que antes parecía exclusivo de nuestro planeta ahora aparece como una consecuencia lógica del universo.

El origen del metabolismo ya no se busca solo en los océanos primitivos, sino también en las estrellas. Y eso cambia todo. El hecho de que todos sus componentes hayan sido recreados en laboratorio bajo condiciones espaciales sugiere que esta vía metabólica no fue una invención exclusiva de la vida terrestre.

Este puente entre el universo inerte y la célula viva no solo ilustra cómo pudo haber comenzado la vida en la Tierra. También sugiere que la frontera entre química y biología es más difusa de lo que se creía. Lo que define a la vida, al menos en su fase más inicial, podría no ser el ADN ni las proteínas, sino la capacidad de ciertas moléculas para generar ciclos organizados de transformación.

La investigación liderada por el equipo de Hawái posiciona a la astrobiología como uno de los campos más dinámicos y prometedores de la actualidad. Ya no se trata solo de buscar vida fuera de la Tierra, sino de entender cómo surge en cualquier parte del universo. La frontera del conocimiento se amplía y redefine con cada hallazgo de este tipo.

Más allá de su valor científico, este estudio plantea una nueva narrativa sobre los orígenes. La vida, tal vez, no nació en la Tierra. Tal vez solo floreció aquí, gracias a ingredientes que llegaron desde muy lejos. Tal vez, en otras partes del cosmos, ese proceso ya haya comenzado.