Una nueva investigación dirigida por el Museo Americano de Historia Natural y financiada por la NASA identifica un proceso que podría haber sido clave para producir las primeras moléculas orgánicas en la Tierra hace unos 4 mil millones de años, antes del origen de la vida. El proceso, que es similara lo que pudo haber ocurrido en algunos antiguos respiraderos hidrotermales submarinos, también puede tener relevancia para la búsqueda de vida en otras partes del universo. Los detalles del estudio se publican esta semana en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
Toda la vida en la Tierra está formada por moléculas orgánicas, compuestos hechos de átomos de carbono unidos a átomos de otros elementos como hidrógeno, nitrógeno y oxígeno. En la vida moderna, la mayoría de estas moléculas orgánicas se originan a partir de la reducción de dióxido de carbono CO 2 a través de varias vías de "fijación de carbono" como la fotosíntesis en las plantas.Pero la mayoría de estas vías requieren energía de la célula para funcionar o se cree que han evolucionado relativamente tarde.Entonces, ¿cómo surgieron las primeras moléculas orgánicas, antes del origen de la vida?
Para abordar esta pregunta, el académico del Museo Gerstner Victor Sojo y Reuben Hudson del College of the Atlantic en Maine idearon una configuración novedosa basada en reactores de microfluidos, pequeños laboratorios autónomos que permiten a los científicos estudiar el comportamiento de los fluidos, y enen este caso, gases también, a microescala. Las versiones anteriores del reactor intentaron mezclar burbujas de gas hidrógeno y CO 2 en líquido pero no se produjo reducción, posiblemente porque el gas de hidrógeno altamente volátil escapó antes de que tuviera la oportunidad de reaccionar. La solución surgió en discusiones entre Sojo y Hudson, quienes compartieron una mesa de laboratorio en el Centro RIKEN para la Ciencia de Recursos Sostenibles en Saitama, Japón. El reactor final se construyó en el laboratorio de Hudson en Maine.
"En lugar de hacer burbujear los gases dentro de los fluidos antes de la reacción, la principal innovación del nuevo reactor es que los fluidos son impulsados por los propios gases, por lo que hay muy pocas posibilidades de que escapen", dijo Hudson.
Los investigadores utilizaron su diseño para combinar hidrógeno con CO 2 para producir una molécula orgánica llamada ácido fórmico HCOOH. Este proceso sintético se asemeja al único CO conocido 2 -vía de fijación que no requiere un suministro de energía en general, llamada vía Wood-Ljungdahl acetil-CoA. A su vez, este proceso se asemeja a reacciones que podrían haber tenido lugar en antiguas fuentes hidrotermales oceánicas.
"Las consecuencias se extienden mucho más allá de nuestra propia biosfera", dijo Sojo. En la actualidad, podrían existir sistemas hidrotermales similares en otras partes del sistema solar, más notablemente en Encelado y Europa, lunas de Saturno y Júpiter, respectivamente, y tan predeciblemente enotros mundos rocosos de agua en todo el universo. "
"Comprender cómo se puede reducir el dióxido de carbono en condiciones geológicas suaves es importante para evaluar la posibilidad de un origen de vida en otros mundos, lo que ayuda a comprender qué tan común o rara puede ser la vida en el universo", agregó Laurie Barge de la NASA.Jet Propulsion Laboratory, autor del estudio.
Los investigadores se volvieron CO 2 en moléculas orgánicas utilizando condiciones relativamente suaves, lo que significa que los hallazgos también pueden tener relevancia para la química ambiental. Frente a la crisis climática en curso, existe una búsqueda continua de nuevos métodos de CO 2 reducción.
"Los resultados de este artículo tocan varios temas: desde la comprensión de los orígenes del metabolismo, hasta la geoquímica que sustenta los ciclos del hidrógeno y el carbono en la Tierra, y también hasta las aplicaciones de la química verde, donde el trabajo bio-geo-inspirado puede ayudarpromover reacciones químicas en condiciones suaves ", agregó Shawn E. McGlynn, también autor del estudio, con sede en el Instituto de Tecnología de Tokio.
Otros autores de este estudio incluyen a Ruvan de Graaf y Mari Strandoo Rodin del College of the Atlantic, Aya Ohno del RIKEN Center for Sustainable Resource Science en Japón, Nick Lane del University College London, Yoichi MA Yamada de RIKEN, Ryuhei Nakamurade RIKEN y el Instituto de Tecnología de Tokio, y Dieter Braun de la Universidad Ludwig-Maximilians de Múnich.
Este trabajo fue apoyado en parte por el Consorcio de Subvenciones Espaciales de Maine de la NASA SG-19-14 y SG-20-19, la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. 1415189 y 1724300, la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia año fiscal 2016-PE-16047 y FY2016-PE-16721, el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales de los Institutos Nacionales de Salud P20GM103423, la Organización Europea de Biología Molecular ALTF-725 1455-2015, el Instituto de Estudios Avanzados en Berlín y elFundación de la Familia Gerstner.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Museo Americano de Historia Natural . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :