Posible Clave Para La Química De La Vida Revelada En Un Experimento De 50 Años

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Más de cincuenta años después, se han analizado los resultados de un experimento que simula moléculas orgánicas cruciales en la tierra, y posiblemente en otras partes del universo.

Un antiguo experimento, redescubierto después de más de 50 años, puede demostrar cómo los volcanes, y posiblemente las reacciones químicas lejos de la Tierra primitiva en el espacio exterior, desempeñaron un papel en la creación de los primeros aminoácidos, los componentes básicos de la vida.

En 1953, los químicos Harold Urey y Stanley Miller realizaron un experimento histórico destinado a imitar las condiciones primordiales que crearon los primeros aminoácidos, al exponer una mezcla de gases a una descarga eléctrica similar a un rayo. Cinco años después, en 1958, Miller realizó otra variación en este experimento. Esta vez, añadió sulfuro de hidrógeno, un gas expulsado por los volcanes, a la mezcla. [Los científicos buscan señales de la vida más temprana en la Tierra]
Pero por alguna razón, Miller nunca analizó los productos de la reacción de sulfuro de hidrógeno. Aproximadamente medio siglo después, el ex alumno de Miller, Jeffrey Bada, químico marino en el Instituto de Oceanografía Scripps en California, descubrió las viejas muestras en una caja de cartón polvoriento en el laboratorio de Miller, que Bada había heredado. (Miller falleció en 2007).

Antiguo experimento, nuevo análisis.

Utilizando técnicas analíticas modernas, Bada y su equipo, que incluía a Eric Parker, y luego a Scripps, analizaron los productos de la reacción, que se alojaron en pequeños viales. Encontraron una gran cantidad de moléculas prometedoras: 23 aminoácidos y cuatro aminas, otro tipo de molécula orgánica. La adición de sulfuro de hidrógeno también había llevado a la creación de aminoácidos que contienen azufre, que son importantes para la química de la vida. (Uno de estos, la metionina, inicia la síntesis de proteínas).

Los resultados del experimento, que expusieron una mezcla de gases volcánicos, incluyendo sulfuro de hidrógeno, metano, amoníaco y gas dióxido de carbono a una descarga eléctrica, nos dicen que las erupciones volcánicas que coinciden con los rayos pueden haber jugado un papel en la síntesis de grandes cantidades y una variedad. De moléculas biológicamente cruciales en la Tierra primitiva, Parker, ahora un estudiante graduado en el Instituto de Tecnología de Georgia, dijo a WordsSideKick.com.

"La mezcla de gas que Miller usó en este experimento probablemente no fue ubicua en toda la atmósfera de la Tierra a una escala global, pero pudo haber sido común en una escala más local donde hubo una gran actividad volcánica", dijo Parker.

Paralelo al experimento de Urey-Miller

En comparación, el famoso experimento de Urey-Miller en 1953 expuso el hidrógeno, el vapor, el metano y el amoníaco a una descarga eléctrica. Los resultados iniciales incluyeron muchas menos moléculas orgánicas, solo cinco aminoácidos. Sin embargo, Bada y su equipo volvieron a analizar estas muestras antiguas junto con resultados inéditos con técnicas modernas, revelando una variedad mucho mayor de productos biológicamente importantes.

Los resultados del experimento de 1958, sin embargo, muestran que la adición de sulfuro de hidrógeno a la reacción enriquece la mezcla de moléculas orgánicas producidas, según Bada.

La reacción de 1958, que también incorporó dióxido de carbono, un gas no incluido en el experimento anterior, creó una mezcla más parecida a la que los geocientíficos creen ahora que conforma la atmósfera de la Tierra primordial, dijo Parker.

¿Del espacio exterior?

Los aminoácidos, que se combinan para formar proteínas, que a su vez, forman estructuras celulares y controlan reacciones en los seres vivos, no son exclusivos de la Tierra. Se han encontrado en meteoritos, principalmente de muestras obtenidas de asteroides y de un cometa, según Scott Sandford, científico investigador del Centro de Investigación Ames de la NASA en California.

El equipo de Bada comparó los aminoácidos producidos por el experimento de 1958 con los contenidos en un tipo de meteorito rico en carbono, conocido como chrondita carbonácea. Se cree que estos meteoritos proporcionan instantáneas de los tipos de reacciones orgánicas que tuvieron lugar en el sistema solar temprano, dijo Bada a WordsSideKick.com en un correo electrónico.

Los investigadores compararon los aminoácidos producidos por el experimento con sulfuro de hidrógeno con los contenidos por varios condondos carbonosos. Algunos coincidieron bien, mientras que otros no, sugiriendo que el sulfuro de hidrógeno desempeñó un papel en la síntesis de aminoácidos en ciertos entornos dentro de nuestro sistema solar anterior, pero no en otros, escribió Bada. Aunque los meteoritos son todos de nuestro sistema solar, los mismos resultados se esperarían en otros sistemas solares en otras partes del universo, dijo.

Existe la teoría de que la vida en la Tierra tuvo un gran salto con las moléculas orgánicas cuando llegaron al planeta desde el espacio, dijo Sandford a WordsSideKick.com. No hay duda de que el espacio entrega gran parte de los bloques de construcción moleculares para la vida terrestre, pero la pregunta es el papel que jugaron las moléculas en el inicio de la vida, agregó.

"Al final, si la vida estaba tratando de comenzar, mi conjetura es que el proceso no fue muy delicado respecto a la procedencia de las moléculas", dijo Sandford. "A [la vida temprana] no le importaba si ese aminoácido se formaba en el espacio o un rayo en la atmósfera de la Tierra o si salía de un respiradero hidrotermal... Entonces, al final, es posible que la vida se haya iniciado adquiriendo bloques de construcción de una amplia Variedad de fuentes."

El trabajo de Sandford consiste en simular los helados que se encuentran en muchos entornos en el espacio, incluidos los cometas, que contienen moléculas similares a las utilizadas en el experimento de Urey-Miller, y bombardearlas con radiación ionizante. Y al igual que las reacciones que se cree que tuvieron lugar en la Tierra primordial, estas reacciones simuladas de hielo cósmico sintetizan aminoácidos.

"En algún nivel, el universo parece estar programado para crear aminoácidos, siempre y cuando tengas los elementos y la energía correctos", dijo.

Una pieza de historia de la ciencia que huele mal.

No está claro por qué Miller nunca analizó las muestras que produjo con el experimento de sulfuro de hidrógeno, pero Parker especula que puede haber tenido algo que ver con el olor a huevo podrido del sulfuro de hidrógeno.

"Cuando trabajaba con ellos a mano, podía olerlos yo mismo", dijo Parker. "No fue tan fuerte como para ser abrumador, pero fue lo suficientemente fuerte como para convencerme de que no volviera a meterme la nariz".

Pero, aparte de los olores desagradables, la experiencia fue memorable.

"Es algo surrealista sostener el frasco de muestra en sus manos y ver la letra de Stanley Miller en la etiqueta", dijo Parker. "Fue una oportunidad única para retroceder en el tiempo y observar lo que hizo y poder utilizar técnicas de análisis modernas para poder analizar muestras producidas durante 50 años y ver lo que todavía contienen".

Su trabajo se publica esta semana en la revista Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias.

Puedes seguir WordsSideKick.com la escritora Wynne Parry en Twitter @Wynne_Parry.


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