Orígenes.La vida. Capítulo 3 - Química prebiótica.

Hola a todos.

Antes de empezar, GRACIAS A TODOS.

Gracias porque esto de #TertuliasCiencia me parece algo GENIAL y… #TertuliasCiencia no sería posible sin vosotros. GRACIAS

Y ahora al asunto.

Lo primero. ¡Me ha encantado el capítulo! Me ha encantado porque me ha hecho recordar lo bella que es la química, me ha recordado esos tres años de química orgánica que cursé en la Universidad.

Pero ¡me ha costado! Me ha costado porque existe cantidad de terminología bioquímica que no manejo con soltura y al final me lía un poco (¡o un mucho!).

He de decir que, conforme leía, me imaginaba átomos unidos en movimiento y moléculas que evolucionan choque tras choque. Las continuas referencias a la temperatura me informaban de lo deprisa o de lo lentos que se estaban moviendo los reactivos.

Cuando el autor hablaba de que no tenía la suficiente energía para producirse un producto a una determinada temperatura y de que a temperaturas más altas ya no era estable… yo me imaginaba choques no efectivos que dejaban los átomos unidos como estaban, quedándose la molécula inalterada; y también me imaginaba como a alta temperatura el movimiento excesivo hacía que, si se producía una determinada molécula, esta se rompiera.

Cuando hablaba de los catalizadores, yo me imaginaba que los reactivos eran “cazados” por estas especies (“forzándolas” a orientarse de una manera adecuada que facilitará los choques), o que estos generaban otros intermedios de  reacción, o…

Cuando hablaba de rendimientos, yo veía millones y millones de moléculas de unas mismas sustancias chocando entre sí, generándose en algunos de esos choques las moléculas buscadas, pero también apareciendo muchas otras.

Quizás el autor no pretendiera generar esas sensaciones en el lector, pero yo es lo que he “sentido/imaginado”. Pienso que el autor ha redactado francamente bien este capítulo, y lo creo porque me ha resuelto dudas y me ha hecho darme cuenta de cosas que desconocía. Me explico.

Yo no entendía muy bien cómo podían sobrevivir, las sustancias químicas formadas en el espacio, a la entrada en la atmósfera. Pero esa parte del texto me ha parecido genial. Conforme leía, unas dudas me eran contestadas pero me surgían nuevas dudas. En la frase siguiente esa duda era contestada pero… Esto me ha pasado en varias ocasiones. Bravo por el autor.

Por otro lado sabía que la vida era de “derechas o de izquierdas” y que en condiciones químicas normales de laboratorio o industria no fabricamos solo de un tipo, sintetizamos mezclas racémicas. Pero no había pensado que eso era algo disonante y difícil de analizar desde el punto de vista de la evolución “de prebiótica a bioquímica”. Me ha encantado averiguarlo.

Y ahora el resumen.

Al comenzar el capítulo nos recuerda como era la Tierra primitiva.

Muy pronto se empezaron a acumular las moléculas de donde surgiría la química prebiótica. Se cree que desde hace 3850 Ma existen condiciones geofísicas y geoquímicas para que empezarán síntesis más complejas a partir de esas primeras moléculas (H₂O, CO₂, NH_3, H₂, N₂, CH₄, CO, H₂S…).

Existió antes un periodo que podría haberlas creado (entre hace 4400 Ma y 4000 Ma) pero no hay evidencias de que ocurriera. Además entre hace 4000 Ma y 3850 Ma hubo un bombardeo masivo de meteoritos y núcleos de cometas que pudo haber esterilizado, o incluso introducido moléculas orgánicas desde el espacio (un cálculo del 1992 estima que cayó en esa época más materia orgánica del espacio en la Tierra de la que existe en la actualidad).

Lo dicho, se cree que la química prebiótica empezó hace unos 3850 Ma.

Continúa hablándonos de Miller y de Oró.

El experimento de Miller fue revolucionario (publicado en Science en 1953). Sintetizó materia orgánica compleja (incluyendo algunos aminoácidos, los constituyentes de las proteínas) partiendo de los componentes que se suponía que había en esa Tierra primigenia. En la actualidad se han mejorado los experimentos “tipo Miller” y se han sintetizado multitud de aminoácidos, pero dependen mucho de las condiciones de partida (son muy dependientes por ejemplo del tipo de atmósfera que se supone que habría).

Los experimentos de Oró en 1959 (bioquímico nacido en Lleida) también fueron revolucionarios. Yo los desconocía totalmente, así como también desconocía la “guerra fría” que surgió entre los dos modelos que fueron propuestos apoyándose en dichos experimentos. Oró sintetizó una base nitrogenada (constituyente principal de los nucleótidos, que a su vez cuando se unen forman el ADN y el ARN).

El autor nos cuenta que Muller (norteamericano) presentó un modelo de “nacimiento de la vida” a partir de una cadena de ADN que empezó a realizar funciones típicas de la vida: replicación, mutabilidad y metabolismo. También nos dice que Oparin (ruso) lanzó otro modelo para “contraatacar” el modelo norteamericano. El modelo ruso era igual de simple que el anterior, se basada en que se formaron proteínas y estas catalizaron la síntesis de ácidos nucleicos. En los tiempos de la Guerra Fría todo estaba polarizado. Durante años se enfrentaron ambos modelos, pero en la actualidad toda esta simplicidad está superada.

Después nos comenta la hipótesis de panspermia.

El caso es que en 1969 cayó un meteorito de la familia de las condritas carbonáceas que revolucionó el panorama. En estos meteoritos aguantan casi intactos en su interior las moléculas orgánicas que transportan y, tras su análisis y otros muchos estudios y cálculos (uno ya lo he comentado antes), tomo fuerza el pensamiento de que mucha materia orgánica compleja pudo venir del espacio (incluso algunos afirman que también microorganismos o esporas pudieron venir, pero esa hipótesis no se mantiene por ninguna prueba en la actualidad y la gran mayoría de los investigadores de este tema la desechan).

Luego nos habla de los aminoácidos zurdos y los nucleótidos diestros.

Nunca había pensado que esto es algo difícil de hacer encajar en la química prebiótica, pero cuando lo he leído no me ha sorprendido.

Como dije al principio, en los entornos físico-químicos abióticos lo normal son las mezclas racémicas. Incluso en los meteoritos se han encontrado de los dos tipos (pero en las condritas carbonáceas si que hay un exceso de uno de los tipos… curioso ¿no?).

Para solucionar este problema se han propuesto dos modelos: el biótico y el abiótico. El biótico nos dice el autor que es inconsistente porque debería de haber biopolímeros funcionales homoquirales que generarán la homoquiralidad y que rompieran la mezcla racémica. El abiótico es más consistente y se están buscando mecanismos físico-químicos que lo hagan posible; algunos de estos mecanismos se basan en la destrucción de uno de los quirales y otros se basan en el azar (azar al principio, por ejemplo que saliera un exceso de uno y desde esa primera formación, mediante mecanismos bioquímicos posteriores, fuera progresando esa opción).

Dentro de este apartado, el autor se pregunta ¿cómo aumentaría nuestro conocimiento si encontráramos vida en otra parte del Universo y analizáramos su quiralidad?

Para terminar nos habla de los avances en la química prebiótica.

· En la actualidad, mediante experimentos a partir de las moléculas simples que se supone que había, se han sintetizado prácticamente todos los bio-monómeros. En ocasiones se han utilizado como catalizadores algunas moléculas orgánicas, compuestos organometálicos e incluso catalizadores inorgánicos presentes en rocas.

· Muchos de los aminoácidos son bastante fáciles de generar. Pero el enlace entre aminoácidos (para sintetizar así proteínas) es bastante difícil en el agua, Sin embargo en medios distintos de “solamente agua” si se ha conseguido (se han buscado entornos locales sin agua: superficies catalizadoras inorgánicas, interfases agua-bicapas lipídicas…).

· Por otro lado, para sintetizar el ADN y el ARN son necesarios los nucleótidos (el ADN y el ARN son secuencias de nucleótidos). Los nucleótidos están formados por la unión de un grupo fosfato, de la desoxiribosa (ADN) o la ribosa (ARN) y de una base nitrogenada. Pues para sintetizar los nucleótidos se tuvieron problemas cuando se intentaron generar sus tres constituyentes y luego unirlos (problemas con la ribosa, problemas con la existencia del grupo fosfato… pero sobre todo problemas para unirlos adecuadamente en medios abióticos). En el 2009 el panorama cambió porque se generó un nucleótido sin pasar por los estados intermedios de ribosa y base nitrogenada.

Por cierto, cuando se han sintetizado las bases nitrogenadas en condiciones abióticas aparecen muchas más de las que tienen los seres vivos. Por ello algunos piensan que el “código genético inicial” pudo contener más letras, y que ahora solo quedan las más “adaptadas” al entorno químico y físico existente.

· Con respecto a las moléculas anfifílicas necesarias para formar las membranas los experimentos han demostrado que se pudieron formar.

Propuesta de debate:

¿Es realmente tan importante la contribución de Oró? Y de ser así ¿cómo es posible que en España no se utilice mucho más esta figura para incentivar carreras científicas?

Nota final: espero disculpéis todos los errores que seguro tiene el resumen. Me ha costado mucho resumir e intentar dejar lo más significativo. Yo no soy bioquímico y me lío con su terminología, todo se mezcla en mi cabeza. Arreglar los errores en los comentarios, please!