El experimento de Miller-Urey , realizado por los químicos Stanley Miller y Harold Urey en 1953, es el experimento clásico sobre el origen de la vida. El estableció que la atmósfera de la Tierra primitiva, como lo imaginaron, era capaz de producir los aminoácidos, los bloques de construcción de la vida, a partir de sustancias inorgánicas.
imágen del experimento de Miller-Urey en 1953.Crédito.YassineMrabet, via Wikipedia.
Ahora, más de 55 años después, dos científicos están proponiendo una hipótesis que podría agregar una nueva dimensión al debate sobre cómo la vida en la Tierra se desarrolló.
Armen Mulkidjanian de la Universidad de Osnabrück,en Alemania y Michael Galperin del U.S. National Institutes of Health de EE.UU. presentan sus hipótesis y pruebas en dos documentos publicados y abiertos para su revisión en el sitio web de Biology Direct .
Los científicos sugieren que la vida en la Tierra se originó de estructuras porosas fotosintéticamente activas, similares a los profundos respiraderos hidrotermales , hechos de sulfuro de Zinc . Argumentan que, bajo la alta presión de una atmósfera dominada por el dióxido de carbono , las estructuras de sulfuro de zinc podrían formarse sobre la superficie de los primeros continentes, donde tenían acceso a la luz solar. A diferencia de muchas teorías que sugieren que la radiación UV fue un obstáculo para el desarrollo de la vida, Mulkidjanian y Galperin creen que en realidad ayudó.
una nueva hipótesis sugiere que la vida sobre la Tierra se originó de estructuras porosas fotosintéticamente activas hechas de sulfuro de Zinc similares a los respiraderos hidrotermales como el de la imágen.Credito: The Institute for Exploration, the University of Rhode Island .
"El problema del origen de la vida es tal que tiene que responder a una serie de preguntas diferentes para explicar cómo la vida tiene su origen", dice el autor principal Mulkidjanian. "Acabamos de dar respuesta al problema energético del origen de la vida".
Según Mulkidjanian, el debate sobre si la vida podría surgir de las reacciones químicas comenzó a cambiar cuando los científicos comenzaron a cuestionar las condiciones atmosféricas utilizadas por Miller y Urey. En su famoso experimento, Miller y Urey replicaron la atmósfera de la Tierra primitiva con una mezcla de metano , hidrógeno, amoníaco y vapor de agua. Esta mezcla, junto con algunas "chispas", que simularon un rayo, condujo a la formación de los aminoácidos . Con este montaje, Miller y Urey supusieron que la Tierra primitiva tenía una atmósfera reductora, lo que significaba que había grandes cantidades de hidrógeno y casi sin oxígeno.
Sin embargo, muchos científicos han abandonado la noción de la atmósfera reductora de la temprana Tierra. En cambio, creen que la Tierra tenía una atmósfera neutra, compuesta principalmente de dióxido de carbono, con cantidades pequeñas de nitrógeno e hidrógeno, similar a los ambientes modernos de Marte y Venus. Los investigadores que han repetido el experimento de Miller-Urey con los nuevos supuestos de la atmósfera, incluyendo a Miller, han demostrado que esta nueva mezcla no produce aminoácidos.
"Cuando se hizo evidente que el origen de la atmósfera era de dióxido de carbono", dice Mulkidjanian, "no había hipótesis física o químicamente plausible sobre el origen de la vida".
Los organismos vivos sólo pueden existir si hay alguna forma de flujo de energía (radiación solar o reacciones químicas), por ejemplo.
"Si usted tiene una atmósfera de dióxido de carbono, es necesario, además, una fuente de electrones para reducir el dióxido de carbono si usted quiere hacer compuestos complejos", explica Mulkidjanian.
La hipótesis del mundo de Zn( Zinc ) de Mulkidjanian presenta una versión diferente de la atmósfera pre-biótica de la Tierra una en el que el sulfuro de cinc desempeña un papel importante en el desarrollo de la vida. En la naturaleza, las partículas de sulfuro de zinc se precipitan sólo en los profundos respiraderos hidrotermales. Su exclusiva capacidad de almacenar la energía de la luz se hizo popular en muchos modernos artículos de hoy en día, desde diversos tipos de televisión hasta la protección solar.
Su capacidad de almacenar la luz hace al sulfuro de cinc un factor importante en el debate sobre el origen de la vida. Mulkidjanian explica que, una vez iluminado por la luz UV, el sulfuro de zinc puede de manera eficiente reducir el dióxido de carbono, al igual que hacen las plantas.
Para probar la hipótesis, Mulkidjanian y Galperin analizaron el contenido de metales en las células modernas y encontraron "niveles sorprendentemente altos de zinc," en particular en los complejos de proteínas con moléculas de ADN y ARN .
"Hemos encontrado que las proteínas que se consideran" evolutivamente antiguas "y, en particular las relacionadas con la manipulación de ARN específicamente contienen grandes cantidades de zinc", Mulkidjanian dice.
Los científicos dicen que el resultado es evidencia de que la primera formas de vida evolucionaron en un ambiente rico en zinc. Pero como los autores indican en su documento, la aceptación de una nueva hipótesis sobre el origen de la vida es probable que requiera más trabajo, en particular, describir con más detalle la naturaleza de la vida y las reacciones químicas en estas comunidades ricas en zinc.
"No podemos explicar plenamente las propiedades de los organismos modernos sin entender cómo la vida tiene su origen", dice Mulkidjanian.
Para los astrobiólogos, esta nueva hipótesis se presenta como un cambio considerable en el debate sobre el origen de la vida.
"Si esta hipótesis se adopta para los orígenes de la vida, representaría un cambio conceptual real, por lo que sería significativa", dice el astrobiólogo de la Nasa Max Bernstein. "Si ella se adoptará eventualmente no lo puedo decir, pero espero que muchos quieran ver la evidencia experimental de la viabilidad de las reacciones en conformidad con el esquema hipotesisado bajo las condiciones prebióticas".
el estudio detallado se puede leer en las siguientes direcciones:
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