'Micro rayos' en gotas de agua: un nuevo posible origen para la vida en la Tierra

Según la nueva investigación, esas micro gotas de agua, rociadas en la mezcla de gases que se cree estaban presentes en la atmósfera primitiva de la Tierra, pudieron ser suficientes para que se formaran moléculas orgánicas con enlaces de carbono-nitrógeno, incluido el uracilo, uno de los componentes del ADN y el ARN.

El trabajo, recién publicado en 'Science Advances', aporta nuevos datos y da nueva vida a la clásica y hoy casi abandonada hipótesis de Miller-Urey, según la cual el impacto de rayos en los océanos primitivos desencadenó la formación de las moléculas orgánicas esenciales. La teoría se basa en un célebre experimento llevado a cabo en 1953 en la Universidad de Chicago por Stanley Miller y Harold Clayton Ulrey, que mostraron en su laboratorio cómo los compuestos orgánicos pueden formarse al aplicar electricidad a una mezcla de agua y gases inorgánicos.

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El nuevo estudio, sin embargo, liderado por el químico Richard Zare, ha demostrado que el agua pulverizada, que produce pequeñas cargas eléctricas, podría hacer ese trabajo por sí sola, sin necesidad de electricidad adicional. El hallazgo abre una nueva perspectiva sobre cómo pudieron surgir en nuestro planeta los bloques de construcción de la vida.

«Las micro descargas eléctricas entre diminutas gotas de agua con cargas opuestas - explica Zare- producen todas las moléculas orgánicas observadas previamente en el experimento Miller-urey, y proponemos que este es un nuevo mecanismo para la síntesis prebiótica de las moléculas que constituyen los bloques de construcción de la vida».

Durante los primeros dos mil millones de años de vida de la Tierra, se cree que en nuestro planeta existió una auténtica 'sopa química' de elementos, pero con escasas moléculas orgánicas con enlaces carbono-nitrógeno, esenciales para la formación de proteínas, enzimas, ácidos nucleicos, clorofila y otros compuestos presentes en los seres vivos. El cómo surgieron todas esas moléculas es, desde hace décadas, un verdadero enigma para los científicos.

En ese contexto, el experimento de Miller-Urey proporcionó una posible explicación al misterio: al golpear el océano, los rayos interactuaron con los primeros gases del planeta (metano, amoniaco, hidrógeno...) y crearon esas moléculas orgánicas. Pero son muchos los críticos que señalan que los rayos son demasiado poco frecuentes, y el océano demasiado grande y disperso, para que esa sea una explicación realista.

Zare y su equipo, sin embargo, exploraron una posible alternativa: el comportamiento eléctrico de las gotas de agua al pulverizarse. Así, descubrieron que, al dividirse en forma de spray o salpicaduras, las gotas de agua desarrollan cargas diferentes. De modo que las gotas más grandes tienden a cargarse positivamente, mientras que las más pequeñas optan por cargas negativas. Cuando las gotas con cargas opuestas se acercan entre sí, saltan chispas entre ellas. Algo que Zare llama 'micro rayos', ya que el proceso está relacionado con la forma en que se acumula la energía y se descarga como un rayo en las nubes. Utilizando cámaras de alta velocidad, los investigadores lograron, además, documentar esos fugaces destellos de luz, prácticamente invisibles a ojo desnudo.

Aunque diminutos, los micro rayos poseen una cantidad significativa de energía. Para demostrarlo, el equipo roció agua a temperatura ambiente en una mezcla de gases que simulaba la atmósfera primitiva de la Tierra, compuesta por nitrógeno, metano, dióxido de carbono y amoníaco. Y el resultado fue la formación de moléculas orgánicas con enlaces carbono-nitrógeno, incluyendo cianuro de hidrógeno, el aminoácido glicina y el imprescindible uracilo.

Los hallazgos, por lo tanto, sugieren que las pequeñas chispas generadas por las olas al romper, o por las cascadas al caer, podrían haber sido el catalizador para el surgimiento de la vida en la Tierra. «En la Tierra primitiva -explica Zare-, había agua pulverizada por todas partes, en grietas o contra rocas, y estas pulverizaciones podían acumularse y crear esta reacción química. Creo que esto supera muchos de los problemas que la gente tiene con la hipótesis de Miller-Urey'.

Durante su trabajo, Zare y sus colegas investigaron el poder potencial de pequeños 'bits' de agua, y exploraron cómo el vapor de agua puede contribuir a la producción de amoníaco, un ingrediente clave en los fertilizantes, y cómo las gotas de agua producen espontáneamente peróxido de hidrógeno. 'Normalmente -dice Zare- pensamos en el agua como algo benigno, pero cuando se divide en pequeñas gotas, se vuelve altamente reactiva'.

El estudio, pues, 'resucita' la vieja idea de Miller y Ulrey, y se suma a otros trabajos que exploran diferentes escenarios para el origen de la vida. Por ejemplo, algunas investigaciones sugieren que las chimeneas hidrotermales en el fondo del océano podrían haber proporcionado las condiciones necesarias para la formación de las primeras moléculas orgánicas. Estos entornos, ricos en minerales y energía geotérmica, podrían haber actuado como laboratorios naturales para la síntesis de los primeros bloques de construcción de la vida.

Por no hablar de la posibilidad de que la vida haya llegado a la Tierra desde el espacio, a través de meteoritos que ya transportaban moléculas orgánicas perfectamente formadas. La teoría, una versión moderna de la panspermia, sugiere que la vida podría ser un fenómeno común en el Universo y se basa en el hallazgo de los 'ladrillos de la vida' en cometas, meteoritos, estrellas y lejanas nebulosas espaciales.

El estudio de Stanford, por tanto, proporciona una nueva y fascinante pieza del que es, sin duda, uno de los mayores rompecabezas de la ciencia. Y al destacar el poder de los micro rayos generados por las gotas de agua, abre una nueva vía de investigación que no sólo será relevante para la ciencia básica, sino que tiene importantes implicaciones para la búsqueda de vida en otros planetas. Si los micro rayos pueden generar moléculas orgánicas en la Tierra, en efecto, es posible que también puedan hacerlo en otros mundos con atmósferas y océanos.