Los componentes básicos de la vida se pueden formar en el espacio, según demuestran los científicos en el laboratorio

Los péptidos se encuentran entre las moléculas biológicas más pequeñas y uno de los componentes clave de la vida. Una nueva investigación muestra que pueden formarse en las superficies de partículas de hielo en el espacio. El descubrimiento da credibilidad a la idea de que los meteoritos, asteroides o cometas podrían impulsar la vida en la Tierra al golpear el planeta y proporcionar elementos de construcción biológicos.

Los péptidos son cadenas cortas de aminoácidos, los componentes básicos de las proteínas. Cuando los péptidos se unen para formar una cadena, se denominan polipéptidos. Las cadenas polipeptídicas de más de 50 unidades son proteínas. A veces, los péptidos se denominan "primos pequeños de las proteínas". Las proteínas son biomoléculas más grandes que desempeñan muchas funciones biológicas importantes, por lo que sin péptidos no habría proteínas y, por tanto, no habría vida. Cada célula y todos los tejidos del cuerpo contienen péptidos.

La mayoría de la gente coincide en que Emil Fischer descubrió los péptidos y los enlaces peptídicos a principios del siglo XX. Ganó el Premio Nobel de Química en 1902. Fisher cree que algún día los científicos podrán utilizar la ciencia de los péptidos para sintetizar proteínas. Ahora vivimos en una era de continuo descubrimiento y síntesis de péptidos, lo que ha dado como resultado más de 80 nuevos tratamientos para diversas enfermedades. Los péptidos son clave y sus usos son amplios. Su descubrimiento ayudó a marcar el comienzo de una era de avances espectaculares en nuestra comprensión de los procesos biológicos.

Y el descubrimiento de péptidos en el espacio puede tener las mismas implicaciones para comprender los orígenes de la vida.

Los péptidos deben haberse originado en alguna parte. En los últimos años, los investigadores han descubierto otros componentes básicos, como los aminoácidos, en el espacio. Los astrónomos han descubierto aminoácidos en meteoritos que han caído a la Tierra y han encontrado glicina en cometas, junto con sales de amonio y compuestos alifáticos. Una nueva investigación sugiere que podemos agregar péptidos a la lista de componentes orgánicos que se encuentran naturalmente en el espacio.

Si la nueva investigación es precisa, los procesos naturales en el espacio podrían haber producido componentes prebióticos básicos. Esto sugiere que la posibilidad de vida puede haber estado muy extendida y que cualquier planeta o luna fértil puede haber sido sembrado con estos componentes básicos.

Científicos de la Universidad de Jena y del Instituto Max Planck de Astronomía en Alemania publicaron un artículo en la revista Nature Astronomy el 10 de febrero, titulado "A través de la condensación del carbono atómico en el espacio "Pathway to form péptidos en ", el autor principal del artículo es Serge Krasnokutski.

Thomas Henning, coautor del nuevo estudio y director del Instituto Max Planck de Astronomía, dijo: "Es sorprendente que existan moléculas orgánicas complejas dentro de las estrellas. Pueden formarse en regiones más densas entre el espacio interestelar , discos protoplanetarios, meteoritos primitivos y cometas a través de diversos procesos en la fase gaseosa, en superficies de partículas heladas y en la química húmeda del cuerpo del meteorito".

Los investigadores señalan en su artículo que las moléculas complejas existen en el medio interestelar. Investigadores anteriores simularon las condiciones del medio interestelar en el laboratorio y produjeron las mismas moléculas complejas. Pero este tipo de investigación tiene límites. Hasta ahora, sólo se ha demostrado que en el laboratorio se forman moléculas relativamente pequeñas y biológicamente significativas en condiciones típicas del espacio.

]El estudio realizado por científicos alemanes se centró en las superficies heladas de las partículas de polvo, concretamente átomos de carbono o silicato, que existen en nubes moleculares gigantes. La mayor parte del material en estas gigantescas nubes moleculares es hidrógeno y helio, pero la mitad de la masa restante son estos átomos de carbono y silicato. Los átomos de carbono y silicato se agrupan para formar agregados de menos de una millonésima de metro de diámetro. Su ubicación dentro de nubes moleculares gigantes es crucial porque las estrellas, así como los planetas, se forman a partir de materiales en nubes moleculares gigantes. Este es el comienzo de posibles vínculos entre los péptidos y la vida en la Tierra o en otros lugares.

Este trabajo difiere de esfuerzos anteriores para generar pequeñas moléculas de importancia biológica. Los péptidos son cadenas de aminoácidos, por lo que son más grandes que sustancias producidas anteriormente, como el formaldehído. El nuevo estudio se centra en las capas de hielo de átomos de carbono y silicato. Estas capas proporcionan un laboratorio natural donde los materiales se adhieren al hielo y están en estrecho contacto entre sí. Esta proximidad permite que las reacciones químicas formen moléculas más complejas.

Los autores del artículo escriben: “Demostramos experimentalmente que la condensación de átomos de carbono en la superficie de partículas sólidas frías (polvo cósmico) conduce a la formación de monómeros isoméricos de poliglicina (moléculas de aminocetena).

Una vez que las moléculas de aminocetena se encuentran, se polimerizan para producir péptidos de diferentes longitudes. ”

El descubrimiento se debió en gran medida a los esfuerzos científicos del autor principal Krasnokutsky, quien desarrolló y patentó un método para producir átomos de carbono fríos, un método que puede replicar las condiciones espaciales en el laboratorio y que ahora se utiliza en los laboratorios. en todo el mundo

En 2020, Krasnokutsky publicó resultados que muestran que el aminoácido más simple: la glicina se puede formar en la superficie de las partículas de polvo con la ayuda de átomos de carbono fríos. Demostró que estas reacciones químicas no lo hacen. requieren fotones ultravioleta como fuente de energía

"Incluso a las temperaturas más bajas", dijo Krasnokutsky, los átomos de carbono individuales también son sorprendentemente reactivos. Actúan como "pegamento molecular", conectando moléculas entre sí y convirtiendo sustancias inorgánicas en sustancias orgánicas. ”

La siguiente pregunta a considerar es: ¿Puede un aminoácido simple como la glicina formar cadenas peptídicas o proteicas más largas en el espacio?

Descubra la respuesta. La única forma de hacerlo era Diseñar y realizar los experimentos correctos era necesario replicar las condiciones clave para los átomos de carbono fríos en el espacio, utilizando un método previamente desarrollado por el Grupo de Astrofísica del Laboratorio MPIA de la Universidad de Jena. el medio interestelar

Dentro de la cámara de vacío ultraalto, los investigadores simularon las superficies de partículas de polvo helado y depositaron en sus superficies átomos y moléculas. Los aminocetenos formados en la superficie fría son precursores de la glicina, el amino más simple. ácido también encontraron evidencia de cintas peptídicas, que unen aminoácidos en cadenas cortas de péptidos, así como proteínas más largas. Los enlaces químicos que los mantienen unidos en la cadena

Estas bandas peptídicas solo aparecieron cuando el. El equipo calentó sus muestras a temperaturas más altas que las que se encuentran dentro de las nubes moleculares, para que pudieran aparecer cuando se forman nuevas estrellas de forma natural o cuando se depositan granos de polvo en la superficie de un planeta en la zona habitable de una estrella, dijeron los investigadores. : "La combinación de reacciones químicas a baja temperatura que forman aminocetenos y el proceso de calentamiento que permite que las moléculas de aminoceteno se combinen para formar péptidos puede ocurrir en la atmósfera. Péptidos producidos en partículas de polvo interestelar. ”

El equipo descubrió una nueva vía para formar péptidos y requiere menos energía que otras vías, lo que significa que puede ocurrir de forma natural en el frío del espacio exterior. Además, requiere átomos de carbono, monóxido de carbono y amoníaco. , que son las especies moleculares más abundantes en el medio interestelar

El carbono está en el centro de todo, como lo está en toda la vida “Un solo átomo de carbono da lugar a una rica diversidad de reacciones químicas. . Incluso en las condiciones que se encuentran en el espacio exterior, esta química está más cerca de lo que se pensaba anteriormente de producir los materiales necesarios para el surgimiento de la vida", afirmó Krasnokutsky.

Los científicos han descubierto que los ingredientes para la vida están mucho más extendidos que Pensaron. A través de este estudio, descubrimos que algunos de estos componentes pueden fusionarse en bloques de construcción biológicos en un lugar poco probable, incluso en el vacío congelado dentro de las nubes moleculares del medio interestelar, cuando las condiciones son cálidas, la complejidad de estos bloques de construcción aumenta. /p>

Estos resultados refuerzan la idea de la panspermia molecular, una teoría que sugiere que aunque la vida es rara, estos componentes básicos pueden haberse extendido a todos los planetas y lunas, aunque es poco probable que exista vida en la mayoría de los mundos. Si esto es cierto, es posible que haya surgido vida en numerosas lunas y planetas en todo el universo.

Pero las investigaciones sugieren que muchos mundos pueden experimentar períodos de habitabilidad, pero nunca permanecer habitables por mucho tiempo, lo que significa que la Tierra sigue siendo rara y. tal vez incluso único.