Nueva entrega de esta interesantísima serie a cargo de David Morrison, empeñado en conseguir respuestas a una de las más fascinantes preguntas científicas de todos los tiempos ¿cómo surgió la vida?

Pregúntale a un astrobiólogo
por David Morrison, NAI
ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE LA VIDA

Pregunta: ¿Cuál es la definición exacta de moléculas orgánicas, qué son exactamente y cómo las encontramos en Marte?

Respuesta: Las moléculas orgánicas son moléculas que contienen una base de átomos de carbono. Generalmente asociamos las moléculas orgánicas con organismos vivos que las fabrican. Sin embargo, no todas las moléculas "orgánicas" provienen de la vida. Se han detectado moléculas basadas en carbono en cometas, polvo estelar y meteoritos y se cree que se forman mediante otros procesos. Algunas moléculas basadas en el carbono están organizadas en forma distinta; esto es, tienen una estructura diferente a las moléculas basadas en el carbono producidas por organismos. Además, el carbono tiene dos isótopos estables. Toda forma de vida utiliza preferentemente el isótopo C-12 más que el isótopo C-13. Por lo tanto, las verdaderas moléculas orgánicas tienen una firma isotópica distintiva. Al estudiar los isótopos de carbono y las estructuras de estas moléculas, los científicos pueden distinguir la diferencia entre las verdaderas moléculas orgánicas y las moléculas basadas en carbono producidas en forma no biológica.

La presencia de moléculas orgánicas en Marte es debatible. Actualmente, los científicos buscan confirmar la existencia de moléculas orgánicas en la superficie de Marte. En los años 70, el módulo de aterrizaje Vikingo realizó un experimento de cultivo utilizando suelo marciano. El experimento dió un resultado positivo sugiriendo que hubo vida activa en Marte. Sin embargo, estos resultados han sido muy discutidos, y se cree que el resultado positivo fue producto de una reacción no biológica.

Jennifer Eigenbrode
Estudiante de Doctorado en Geociencia
Universidad del Estado de Pennsylvania

Mayo 31, 2002

Pregunta: Mi pregunta doble es:
1.- ¿La vida dependió de radiaciones cósmicas y telúricas que provocan oscilaciones en las moléculas de agua en nuestra Tierra?
2.- Dentro de estas radiaciones, ¿cuál es la importancia de las microondas desarrolladas por H. Fröhlich (premio Nóbel)?

Respuesta: La radiación cósmica conduce a algunas reacciones químicas en el espacio interestelar.Esta radiación pudo haber proporcionado las moléculas orgánicas precursoras en la superficie de la tierra primitiva. El calentamiento del agua mediante radiación cósmica es insignificante comparado al calentamiento solar, aunque algunas reacciones químicas serían promovidas por los radicales generados en segundo plano por la radiación cósmica. La radiación cósmica proporciona una fuente significativa de radiación mutagénica, que conduce a cierta evolución. La radiación de ionización telúrica proporciona un papel similar a la radiación cósmica; además, proporciona una nada insignificante fuente de calor – especialmente para la joven Tierra.

La radiación de microondas en la Tierra es probablemente irrelevante para el desarrollo de la vida. Cualquier interpretación consistente en Frohlich (y no creo que Herbert Frohlich haya ganado un premio Nobel) es extremadamente especulativa; en forma más probable, los sistemas prebióticos fueron accionados térmicamente.

La energía libre fue proporcionada por la radiación óptica o ultravioleta del Sol, dejando al muy bajo flujo de microondas sin oportunidad de participar en la formación o el desarrollo de la vida.

Dr. Steinn Sigurdsson
Profesor auxiliar de Astrofísica
Universidad del Estado de Pennsylvania

Mayo 31, 2002

Pregunta: Hace algunos meses (a mediados de noviembre de 2001) formulé una pregunta referente a la investigación de nanobacterias o nanobios. Si bien recuerdo, el Dr. Philippa Uwins realizó hace algunos años, descubrimientos interesantes en Australia, así como otras personas en Finlandia. He leído todos los artículos sobre esto, todos con fecha de hace algunos años y después… ninguna noticia. ¿En qué punto estamos acerca de esto?

Respuesta: Tiene razón. Hubo varias observaciones muy interesantes que hace años informaron de posibles bacterias muy pequeñas… y después una breve ausencia de información sobre el tema. Sin embargo, en el ejemplar de Nature del 2 de Mayo, hay un artículo muy importante al respecto. Informan de un microbio de 400 nanómetros de diámetro proveniente de un respiradero hidrotermal (que se desarrolla a 90°C). Crece de manera simbiótica con otro microbio. El tamaño del genoma de este organismo es muy pequeño (0.5 megabase, en comparación a 4 megabases de una bacteria típica).

Dr. Chris House
Profesor auxiliar de Astrobiología
Universidad del Estado de Pennsylvania

31 Mayo 2002

Pregunta: ¿Cual es la teoría más ampliamente aceptada sobre la aparición de vida fotosintética partiendo de seres que no realizaban la fotosíntesis?

Respuesta: Según los expertos del NAI en la Universidad Estatal de Arizona, hasta el momento no existe una teoría ampliamente aceptada.

Una de las más populares es que ésta podría haber evolucionado a partir de la fototaxis (o movimiento hacia la luz o la energía) en las comunidades de las ventilas termales (empleando la radiación del cuerpo negro para encontrar el afloramiento). El acoplamiento quimio-osmótico que usa la respiración (con aceptores diferentes al oxígeno) parece ser más antiguo que la fotosíntesis, y parece que lo mismo sucede con la fijación del CO2 autotrófica. Para llegar a la fotosíntesis, el organismo solo tendría que haber emparejado la energía de los fotones entrantes con la formación del gradiente del protón, que es la fuente energética empleada para fabricar el ATP, la moneda de cambio energética celular. El resto de la maquinaria celular ya estaba en su sitio (la fijación del CO2 y la fabricación del ATP a partir de gradientes del protón).

Parece posible que el sistema – la energía de la luz disparando el paso de electrones a través de una molécula pigmento energizada hasta un aceptor – fue usada por primera vez como mecanismo sensor, y mas tarde se incorporó a un fotosistema basado en un sencillo esquema de transporte de electrones cíclicos (como en el Rhodospirillum). Más tarde, el transporte linear de electrones a lo largo de la membrana, sistemas para interactuar con los donantes de electrones, y el añadido de un segundo fotosistema receptivo a diferentes longitudes de onda lumínicas evolucionaron. A pesar de que existen escenarios razonables para los últimos pasos, los primeros continúan siendo bastante tenebrosos.

01 Mayo 2002

Véase Quimiotaxis, fototaxis y otras taxias.

Pregunta: ¿Qué vino primero, el ácido nucleico o la proteína?

Respuesta: Dentro de los límites de la vida tal y como la conocemos, se necesitan muchas proteínas maduras y plenamente funcionales y emplear el ARN como intermediario para crear una nueva proteína a partir del ADN que lo codifica; de ahí el dogma central de la biología molecular: ADN a ARN a Proteína. Tras decir esto, nadie sabe que vino primero, el ADN/ARN o la proteína. Una hipótesis actual tiene que ver con el mundo del ARN como punto de partida, ya que el ARN tiene una estructura que ha demostrado ser complementaria con la estrategia de vinculación de los ácidos nucleicos (para transmitir la información genética)., pero también puede tener la funcionalidad de una proteína. Dichos ARN son llamados ribozimas por su actividad enzimática. Tal vez un ARN fue la primera ‘enzima’. Puede que el híbrido proteína-ARN fuese un intermedio transitorio. Hoy en día existen muchos híbridos de funcionamiento similar en las células, tales como las pequeñas ribonucleoproteínas nucleares, o snRNPs, que facilitan los procesos del ARN mensajero, y el ribosoma, un orgánulo celular encargado de desempeñar la síntesis proteica.

La idea alternativa que sostiene que la proteína puede ser capaz de engendrar proteínas sin emplear ácidos nucleicos, parte del provocador trabajo del químico del NAI Reza Ghadiri, de la Institución Oceanográfica Scripps. Ghadiri fabricó pequeños péptidos enantioméricamente puros que, cuando fueron puestos en contacto con una mezcla racémica de aminoácidos, ayudaron en la polimerización de otros péptidos enantioméricamente puros.

También es interesante el descubrimiento de unas partículas parecidas a virus y llamados priones que parecen contener solo proteínas. Pero en este punto de su evolución son parásitos, como los virus, y solo están discutiblemente ‘vivos’. A pesar de que la cuestión de la herencia en estas criaturas sigue sin abordarse, el experimento Hershey-Chase de 1952 aseguró la idea de que el ADN, y no las proteínas, es en realidad la molécula encargada de la herencia; es decir, que el ADN de los organismos se transfiere a la siguiente generación.

¿Cómo pudo surgir la vida en un ambiente químicamente letal del estilo de las ventilas hidrotermales?

Gran parte de la investigación actual se centra en determinar el modo en que la química de los componentes entonces disponibles pudo haber operado bajo las condiciones existentes en aquel momento. El fluido super-calentado en las ventilas contenía una multitud de minerales y moléculas disueltos que fluirían hacia el exterior de la chimenea y se mezclarían con las frías aguas marinas de los alrededores. Más aún, la presión del fluido de la ventila podría haber cambiado a medida que se la forzaba a atravesar la chimenea. El diferencial temperatura y presión de este sistema ofrece oportunidades únicas para que una química poco común tenga lugar.

El problema, sin embargo, es saber cómo la variedad de componentes prebióticos, tales como los ácidos nucleicos y los aminoácidos fueron capaces de congregarse localmente en lugar de ser barridos lejos en la vasta ‘sopa primordial’. La idea de moléculas lípidas (grasas) formando membranas primitivas, las cuales sirvieron para separar las moléculas importantes del medioambiente, y que les aportaron un espacio en el que interactuar, es una teoría atractiva para resolver ese problema. También está bajo consideración la idea de que las grietas y poros de las rocas que forman la chimenea podrían haber servido como cámaras retiradas en las que diferentes combinaciones de moléculas y minerales podrían congregarse y tener la oportunidad de reaccionar. En realidad, el contenido de cada uno de estos “tubos de ensayo naturales” podría haber experimentado un amplio abanico de condiciones temperatura-presión dependiendo de su ubicación con respecto la chimenea, y facilitando por tanto una miríada de diminutos experimentos en el camino hacia la vida.

01 Mayo 2002

Traducido por Maria Luisa Hernández y Miguel Artime para

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