El cielo de la Tierra antigua podría haber desempeñado un papel más importante en los orígenes de la vida de lo que se creía anteriormente.
Según un estudio publicado el 1 de diciembre en los Proceedings of the National Academy of Sciences, investigadores de la Universidad de Colorado Boulder (CU Boulder) y sus colaboradores informan que, hace miles de millones de años, la atmósfera del joven planeta podría haber estado generando moléculas basadas en azufre que hoy se conocen como componentes importantes para la vida.
Este descubrimiento desafía la idea arraigada de que estas moléculas de azufre se formaron solo después de que la vida ya se había establecido en la Tierra.
«Nuestro estudio podría ayudarnos a comprender la evolución de la vida en sus primeras etapas», afirmó Nate Reed, autor principal del estudio, investigador postdoctoral de la NASA que realizó la investigación mientras trabajaba en el Departamento de Química y el Instituto Cooperativo de Investigación en Ciencias Ambientales (CIRES) de CU Boulder.
Importancia del azufre y por qué estos hallazgos son relevantes
El azufre, al igual que el carbono, es un elemento vital presente en todas las formas de vida, desde bacterias hasta humanos. Aparece en ciertos aminoácidos, que sirven como los componentes básicos de las proteínas.
Aunque el azufre estaba presente en la atmósfera primitiva, la mayoría de los científicos creían que las moléculas orgánicas de azufre, como los aminoácidos, surgieron solo después de que los organismos vivos ya estuvieran presentes y los produjeran.
Intentos anteriores de simular las condiciones de la Tierra primitiva a menudo no lograron generar cantidades significativas de biomoléculas de azufre antes de la existencia de vida. Cuando estas moléculas aparecían, lo hacían solo bajo condiciones inusuales o muy específicas que probablemente no fueran comunes en todo el planeta.
Debido a este contexto, la comunidad científica reaccionó con fuerza cuando el Telescopio Espacial James Webb detectó sulfuro de dimetilo, un compuesto de azufre producido por algas marinas en la Tierra actual, en la atmósfera de un exoplaneta llamado K2-18b. Muchos lo consideraron una posible señal de vida.
Nuevos experimentos revelan la química atmosférica en acción
Sin embargo, trabajos previos de Reed y la autora principal, Ellie Browne, profesora de química y miembro de CIRES, demostraron que el sulfuro de dimetilo podía formarse de forma natural en el laboratorio utilizando solo luz y gases atmosféricos simples. Esto indicó que la molécula podría aparecer incluso en mundos sin vida.
En su experimento más reciente, Browne, Reed y su equipo probaron lo que el cielo de la Tierra primitiva podría haber sido capaz de producir. Iluminaron una mezcla de metano, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno y nitrógeno para recrear las condiciones atmosféricas anteriores a la aparición de la vida.
Trabajar con azufre es un desafío, señaló Browne. El elemento se adhiere al equipo de laboratorio y, en la atmósfera, las moléculas basadas en azufre están presentes en niveles extremadamente bajos en comparación con el CO2 y el nitrógeno. «Se necesita equipo que pueda medir cantidades increíblemente pequeñas de los productos», explicó.
Utilizando un espectrómetro de masas muy sensible para identificar y medir compuestos químicos, los investigadores descubrieron que su simulación de la Tierra primitiva produjo una amplia gama de biomoléculas de azufre. Estas incluían los aminoácidos cisteína y taurina, junto con la coenzima M, que desempeña un papel clave en el metabolismo.
Un cielo capaz de sustentar un ecosistema en crecimiento
El equipo estimó entonces cuánta cisteína podría generar toda una atmósfera antigua. Sus cálculos sugirieron que el cielo de la Tierra primitiva podría haber producido suficiente cisteína para sustentar aproximadamente un octillón (un seguido de 27 ceros) de células. En comparación, la Tierra moderna contiene aproximadamente un nonillón (un seguido de 30 ceros) de células.
«Si bien no es tanta como la que hay actualmente, todavía era mucha cisteína en un entorno sin vida. Podría ser suficiente para un ecosistema global en ciernes, donde la vida está apenas comenzando», dijo Reed.
Los investigadores proponen que estas biomoléculas atmosféricas podrían haber caído a la superficie a través de la lluvia, proporcionando potencialmente la química necesaria para ayudar a que la vida comenzara.
«La vida probablemente requirió condiciones muy especializadas para comenzar, como cerca de volcanes o respiraderos hidrotermales con una química compleja», dijo Browne. «Solíamos pensar que la vida tenía que comenzar desde cero, pero nuestros resultados sugieren que algunas de estas moléculas más complejas ya estaban ampliamente extendidas en condiciones no especializadas, lo que podría haber facilitado un poco el inicio de la vida».
