BIOLOGÍA

Así surgió la chispa de la vida a nivel atómico

Un grupo de investigadores repite el famoso experimento de Miller con una simulación a nivel atómico. El trabajo permite conocer más detalles de cómo se forman las primeras biomoléculas a partir de descargas eléctricas y cuál pudo ser el origen de la vida.

Formación de glicina en las simulaciones
Formación de glicina en las simulaciones Saitta et al.

El 15 de mayo de 1953, el joven estudiante de química Stanley Miller informó al mundo de un sencillo experimento que revolucionaría el estudio sobre el origen de la vida. Tras introducir una serie de moléculas simples (metano, amoníaco, agua e hidrógeno) en un matraz y someterlas a descargas eléctricas, Miller descubrió que a las pocas horas se formaban moléculas de glicina y otros aminoácidos, algunos hidroxiácidos, urea y otras biomoléculas. Con aquel sencillo procedimiento. Miller había conseguido producir trece de los veinte aminoácidos presentes en las proteínas, formando una “sopa prebiótica” como la que pudo haberse producido en los primitivos océanos de la Tierra.  

Miller obtuvo una especie de sopa prebiótica a partir de moléculas simples y electricidad. 

El equipo de Antonino Marco Saitta y Franz Saija, de la Universidad de Temple (EEUU), presenta esta semana en la revista PNAS el primer intento de comprender estos procesos a nivel atómico y cuántico y lo han hecho mediante una compleja simulación que permite reproducir qué sucede en este proceso a pequeña escala. Los autores introdujeron ocho moléculas de agua, amoníaco y metano, así como diez moléculas de monóxido de carbono y nitrógeno (N2) en estado condensado. Cuando los investigadores aplicaban una corriente eléctrica de 0,35 voltios por angstrom, las moléculas del sistema inicial formaban espontáneamente ácido fórmico y formamidaen apenas 2 picosegundos. Y si aumentaban ligeramente el voltaje, comprobaron, se formaban proto-aminoácidos.  

Los autores han reproducido el proceso con unas cuantas moléculas en una simulación. 

Los resultados arrojan algunos datos que hasta ahora eran desconocidos, como que el proceso, a nivel atómico, sigue caminos más complejos de lo que se pensaba y que las moléculas de formamida pudieron tener un papel determinante en las primeras fases de formación de biomoléculas. Sus resultados sugieren que muchas condiciones físicas diferentes podrían conducir a reacciones similares a la de Miller, incluido en contextos fuera de la Tierra. Un aspecto importante, insisten, es que las primeras moléculas orgánicas que se forman espontáneamente en presencia de un campo eléctrico son siempre el ácido fórmico y la formamida y que son el inicio de una secuencia de cambios que lleva a la formación de moléculas orgánicas más complejas que pudieron preceder a los aminoácidos.

Sobre el papel que pudieron tener las estructuras minerales en la formación de estos compuestos, recuerdan que los campos eléctricos de estas estructuras pudieron tener un papel crucial en la bioquímica de la Tierra primitiva, pero consideran que se deben hacer más trabajos para conocer mejor el proceso.  

Referencia: Miller experiments in atomistic computer simulations  (PNAS)


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