“Evolución prebiótica”: por qué una molécula traída del espacio podría explicar el misterio de la vida en la Tierra
El descubrimiento de uracilo en muestras del asteroide Ryugu refuerza que los compuestos orgánicos fundamentales llegaron a bordo de meteoritos
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EL PAÍS
MADRID.– Un equipo de científicos japoneses anunció un descubrimiento que puede contribuir a explicar una de las mayores preguntas de la ciencia: ¿cómo surgió la vida en la Tierra?
La respuesta, según ellos, hay que buscarla en el material más antiguo del sistema solar al que se ha tenido acceso: unos cinco gramos de tierra extraída por la sonda espacial Hayabusa 2 de la superficie de Ryugu. Este asteroide es una esfera negruzca de unos 900 metros de diámetro que orbita entre Marte y la Tierra a una distancia mínima de casi 100.000 kilómetros. Para los científicos, es como una cápsula del tiempo que permaneció errante e intacta desde los orígenes del sistema solar, hace 4500 millones de años. Su composición devela cómo es el material más antiguo y básico con el que se formaron después todos los planetas, incluida la Tierra.
En diciembre de 2014, Japón lanzó la sonda Hayabusa 2, que debía convertirse en la primera nave humana capaz de visitar un asteroide, arrancarle muestras y enviarlas de vuelta a la Tierra. Su predecesora Hayabusa 1 ya había hecho algo similar, pero la cantidad de tierra arrancada a su asteroide, Itokawa, era muy escasa. Al llegar hasta Ryugu, la Hayabusa 2 no solo recolectó tierra de la superficie, sino que disparó proyectiles a Ryugu dejando sus entrañas al descubierto y tomando muestras del interior.
En diciembre de 2020, una cápsula blindada sobrevivió a la entrada en la atmósfera y se estrelló en un remoto paraje del desierto del sur de Australia. Eran las muestras enviadas por Hayabusa 2. Un tiempo después, los investigadores confirmaron que la nave había recuperado 5,4 gramos prístinos de asteroide. Era el material más antiguo y puro al que había tenido acceso la humanidad.
Los científicos tomaron esa tierra y la disolvieron en agua muy caliente en busca de moléculas orgánicas. Los últimos resultados, publicados en Nature Communications, muestran que Ryugu contiene uracilo, una de las cuatro letras genéticas de las que se compone el ARN. Se piensa que esta molécula complementaria del ADN, aunque más sencilla, pudo ser la primera forma de vida de la Tierra.
Yasuhiro Oba, bioquímico de la Universidad de Hokkaido y primer autor del estudio, explica que “la presencia de uracilo en Ryugu es una prueba concluyente de que este compuesto está presente en el material extraterrestre [que compone asteroides y otros cuerpos]”. Y afirma: “Este hallazgo refuerza aún más la hipótesis de que las moléculas orgánicas presentes en meteoritos, asteroides y cometas contribuyeron a la evolución prebiótica de la Tierra temprana y posiblemente al origen de la vida en este planeta”.
La Tierra se formó hace 4500 millones de años a base de polvo y rocas que se habían acumulado en torno del Sol. El material que no usaron los planetas gigantes, como Júpiter y Saturno, quedó disponible para formar los cuatro planetas rocosos: Marte, Venus, Mercurio y la Tierra.
Hace unos 4100 millones de años, una Tierra joven sufrió un intenso bombardeo de cometas y asteroides. A bordo de esos cuerpos habría podido llegar buena parte del agua de los océanos actuales y también compuestos orgánicos básicos. Las primeras formas de vida, microbios que ya tienen la capacidad de reproducirse, ya estaban presentes hace unos 3700 millones de años. Aunque nadie sabe cómo surgieron, es posible que el ADN y el ARN que les permitió proliferar y evolucionar se formase en un entorno con calor, agua y esos ladrillos básicos de la vida posiblemente llegados del espacio, como las chimeneas hidrotermales del fondo del océano.
Los científicos nipones asociados a Hayabusa 2, de la Agencia Espacial Japonesa, también hallaron otros compuestos orgánicos, como el ácido nicotínico, presente en la vitamina B3. En nuestro planeta, esta molécula ayuda a los seres vivos a extraer energía de los nutrientes, crear reservas de colesterol y grasa, y formar y preservar el ADN.
Inédito
Es la primera vez que se encuentra uracilo en un asteroide, resalta Oba. Uno de los resultados más interesantes es que las muestras extraídas del interior del asteroide contienen más uracilo que las superficiales, mucho más azotadas por la radiación y la exposición al vacío. Esto confirma la visión de los asteroides como cofres que protegen material intacto desde los orígenes del sistema solar.
Este hallazgo se une al de otros equipos, que previamente habían hallado uracilo en meteoritos; fragmentos de asteroides que sobreviven a la entrada en la atmósfera terrestre y caen en su superficie. También en meteoritos se encontraron el resto de “letras” que componen el ARN y el ADN: adenina (A), citosina (C ), guanina (G) y timina (T). En estudios anteriores, el equipo de Hayabusa ya había anunciado que en Ryugu también hay aminoácidos, ladrillos fundamentales para formar proteínas a partir de la información almacenada en el ADN. Los aminoácidos hallados en ese cuerpo eran definitivamente alienígenas, pues no estaban entre los 20 que usan los organismos terrestres para formar las proteínas que los mantienen vivos.
Es toda una hazaña científica y aséptica haber conseguido tomar muestras a millones de kilómetros de la Tierra, traerlas de vuelta y analizarlas en varios laboratorios, tanto en Japón como en EE.UU., sin que se hayan contaminado en absoluto, un problema que sí existe a menudo con los meteoritos hallados en la superficie.
Juli Peretó, experto en biología sintética de la Universidad de Valencia, resalta que se trata de un estudio “muy bueno técnicamente. Lo que nos muestra es que los asteroides más antiguos contienen ya los ladrillos y la argamasa de la vida, aunque aún no construcciones, como paredes”, ejemplifica.
El uracilo hallado en Ryugu está compuesto de cuatro átomos de carbono, cuatro de hidrógeno, dos de nitrógeno y dos de oxígeno (C4H4N202). En la naturaleza, ese uracilo no va solo, sino que necesita asociarse a una molécula de azúcar llamada ribosa y que tiene cinco carbonos, cinco oxígenos y diez hidrógenos, y además tres moléculas de fosfato, con cuatro hidrógenos, un fósforo y cuatro oxígenos. Y a todo esto se sumarían otras letras de ARN, con tantos otros azúcares y compuestos de fósforo asociados, un nivel de complejidad bioquímica que nunca se halló en asteroides, meteoritos o cometas. Y aun así estaríamos a años luz de las dimensiones de los seres vivos unicelulares más sencillos que podrían asemejarse a los primeros que aparecieron en la Tierra hace unos 4000 millones de años.
“Un genoma pequeño de bacteria de vida libre puede alcanzar el millón de monómeros [letras de ADN], y el número de átomos totales sería de unos 40 millones”, explica Peretó. Según el experto, aquí está el dilema clave de la vida. En la Tierra bastan cuatro letras genéticas para formar ADN, y apenas 20 aminoácidos para formar los 200 millones de proteínas distintas que permiten vivir a todos los seres vivos del planeta.
En el espacio se pudieron formar una gran diversidad de compuestos básicos, pero solo en la Tierra fue posible la enorme complejidad necesaria para formar seres vivos; primero, microbios unicelulares, y mucho tiempo después, todo un estallido de seres repartidos en tres grandes dominios: bacterias, arqueas y eucariotas, el tipo de seres hechos con células complejas con núcleo para guardar su ADN y que incluye a humanos, animales, plantas y hongos. Otro gran misterio de la evolución de la vida es que el tamaño no importa: hay amebas cuyo genoma es 100 veces mayor que el de un ser humano, aunque ambos están construidos con variaciones y repeticiones de las mismas cuatro letras genéticas.
Ester Lázaro, investigadora del Centro de Astrobiología (CAB), en Madrid, opina que estas nuevas pruebas “se añaden y refuerzan lo que ya muchos teníamos en la cabeza”, en referencia a que los ladrillos básicos de la vida pudieron llegar al planeta a bordo de asteroides y cometas.
Marta Ruiz, investigadora de química prebiótica en el CAB, explica: “Los compuestos identificados son interesantes desde el punto de vista de la química prebiótica y de las hipótesis de la evolución química que intentan explicar la aparición de la vida en la Tierra a partir de un muestrario de moléculas orgánicas, originadas en nuestro propio planeta o bien que viajaron hasta él transportadas en meteoritos y asteroides, que fueron capaces de autoensamblarse, autoorganizarse y finalmente generar las primeras protocélulas”. “El uracilo –resalta– forma parte de los actuales ácidos nucleicos (ARN y ADN); los imidazoles, que también se hallaron en Ryugu, pudieron actuar como catalizadores para la activación de nucleótidos y aminoácidos como agentes de condensación, y el ácido nicotínico forma parte del actual metabolismo celular formando parte de algunas coenzimas”.
En septiembre próximo, otra cápsula hermética llegada del espacio atravesará la atmósfera, abrirá su paracaídas y aterrizará suavemente en algún lugar del Gran Desierto del Lago Salado de Utah, en Estados Unidos. Será el primer intento de la NASA de emular la hazaña lograda por Japón. Si todo sale bien, dentro del cofre irán las muestras de tierra prístina de Bennu, un asteroide de 490 metros de diámetro que cayó en una órbita cercana a la Tierra por el empuje gravitacional de los planetas gigantes.
El riesgo de colisión con la Tierra es nulo al menos en el próximo siglo, según la NASA, pero la agencia envió allí la misión OSIRIS-REx para recoger muestras. El japonés Oba formará parte del equipo que analice ese material, determine su edad y, tal vez, encuentre compuestos orgánicos que permitan aclarar algo más cómo comenzó todo.
Por Nuño Domínguez
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