Tal como exclamó el Dr. Henry Frankenstein en la película «Frankenstein» de 1931, su logro fue realmente impactante. Fue un instante electrizante de múltiples maneras. Mientras los grandes rayos y la energía chisporroteaban, el monstruo de Frankenstein vibraba en una mesa de laboratorio, y su ser cobraba vida gracias al poder de la electricidad.
La energía eléctrica también podría haber sido la responsable del surgimiento de la vida en la Tierra hace miles de millones de años, aunque con un estilo más discreto que la emblemática escena de la película.
La Tierra cuenta con aproximadamente 4.500 millones de años, y la evidencia fósil más antigua de sus comienzos, los estromatolitos, que son organismos microscópicos preservados en capas llamadas esteras o tapetes microbianos, datan de hace unos 3.500 millones de años.
Sin embargo, algunos científicos sugieren que la vida podría haberse originado incluso antes, surgiendo de moléculas orgánicas que se acumularon en los cuerpos de agua primitivos, una combinación que se conoce como caldo primordial.
Pero, ¿de dónde provino ese material orgánico en primer lugar? Hace décadas, los investigadores propusieron que los rayos provocaban reacciones químicas en los océanos de la Tierra y generaban moléculas orgánicas de manera espontánea.
Recientemente, una nueva investigación publicada el 14 de marzo en la revista Science Advances propone que los “microrrayos o microrrelámpagos”, apenas perceptibles y generados entre gotas de agua nebulizada, podrían haber tenido suficiente potencia para crear aminoácidos a partir de material inorgánico.
Los aminoácidos, que son moléculas orgánicas que se combinan para formar proteínas, son esenciales para la vida y habrían sido el primer paso hacia su evolución.
“Se considera casi seguro que fue necesario un catalizador energético para facilitar algunas de las reacciones que llevaron al origen de la vida en la Tierra”, afirmó la astrobióloga y geobióloga Dra. Amy J. Williams, profesora asociada en el departamento de geociencias de la Universidad de Florida. Para que los aminoácidos se formen, es esencial que los átomos de nitrógeno se unan al carbono. Romper los enlaces de los átomos de gas nitrógeno requiere una gran cantidad de energía, como señala Williams, quien no participó en la investigación.
“Los rayos, o en este caso, los microrrayos, poseen la energía necesaria para romper los enlaces moleculares y, por ende, facilitar la creación de nuevas moléculas que son cruciales para el origen de la vida en la Tierra”, compartió Williams en un correo electrónico a CNN.
Niebla y microrrelámpagos
Para recrear un ambiente que podría haber facilitado la aparición de las primeras moléculas orgánicas en la Tierra, los investigadores se inspiraron en experimentos de 1953. En ese año, los químicos estadounidenses Stanley Miller y Harold Urey diseñaron una mezcla de gases que simulaba la atmósfera primitiva de nuestro planeta.
Combinando amoníaco (NH3), metano (CH4), hidrógeno (H2) y agua, encerraron esta «atmósfera» en una esfera de vidrio y aplicaron electricidad, lo que generó aminoácidos simples que contenían carbono y nitrógeno. Este experimento, conocido como el experimento de Miller-Urey, proporcionaba apoyo a la teoría científica de la abiogénesis, que sugiere que la vida podría emerger de sustancias no vivas.
En el estudio reciente, los científicos revisitaron los experimentos de 1953, pero se enfocaron en la actividad eléctrica a una escala más reducida, según comentó el Dr. Richard Zare, líder del estudio y profesor de la cátedra Marguerite Blake Wilbur de Ciencias Naturales, además de docente de química en Stanford University, California. Junto a sus colegas, Zare investigó el flujo de electricidad entre gotas de agua cargadas que oscilan entre 1 y 20 micrones de diámetro, siendo el grosor de un cabello humano de 100 micrones.
“Las gotas más grandes tienen una carga positiva, mientras que las más pequeñas poseen carga negativa”, explicó Zare a CNN.
“Cuando gotas con cargas opuestas se aproximan, los electrones pueden transferirse de la gota negativa a la positiva”.
Los investigadores combinaron amoníaco, dióxido de carbono, metano y nitrógeno en un frasco de vidrio, y luego pulverizaron los gases con agua en forma de niebla, utilizando una cámara de alta velocidad para capturar sutiles destellos de microrrayos en el vapor. Al analizar el contenido del frasco, identificaron moléculas orgánicas que presentaban enlaces de carbono-nitrógeno. Entre estas moléculas se encontraban el aminoácido glicina y el uracilo, una base de nucleótidos presente en el ARN.
“No descubrimos ninguna nueva química; en realidad, hemos reproducido toda la química que Miller y Urey llevaron a cabo en 1953”, comentó Zare. Además, el equipo no halló nueva física, añadió. Los experimentos se fundamentaron en principios ya conocidos de la electrostática.
“Lo que hemos realizado por primera vez es observar que, cuando las pequeñas gotas se generan a partir del agua, emiten luz y producen esta chispa”, expresó Zare. “Eso es algo nuevo. Y esa chispa desencadena una variedad de transformaciones químicas”.
El agua y la vida
Los rayos o relámpagos son una manifestación impactante de energía eléctrica, aunque son también esporádicos e inciertos. Incluso en una Tierra inestable hace miles de millones de años, los relámpagos podrían haber sido demasiado raros para generar aminoácidos en cantidades suficientes para la vida, lo que ha llevado a cuestionar tales teorías en el pasado, comentó Zare.
El rocío de agua, en contraste, habría sido más frecuente que los rayos. Un escenario más plausible es que los microrrayos producidos por la niebla emitieran descargas que formularan aminoácidos en áreas con agua y charcos, donde las moléculas tendrían la posibilidad de agruparse y crear estructuras más complejas, lo que eventualmente conduciría a la aparición de la vida.
“Las microdescargas entre microgotas de agua, que están claramente cargadas, generan todas las moléculas orgánicas que se han detectado anteriormente en el experimento de Miller-Urey”, señaló Zare. “Sugerimos que este representa un nuevo mecanismo para la síntesis prebiótica de las moléculas que forman los fundamentos de la vida”.
No obstante, a pesar de los hallazgos recientes sobre los microrrayos o microrrelámpagos, persisten interrogantes sobre los orígenes de la vida, añadió. Si bien algunos investigadores apoyan la idea de que inicialmente, los primeros componentes vitales surgieron gracias a descargas eléctricas, una hipótesis alternativa a la abiogénesis indica que los primeros aminoácidos en la Tierra se crearon cerca de respiraderos hidrotermales en el lecho marino, generados por una mezcla de agua de mar, fluidos ricos en hidrógeno y condiciones de presión extrema.
Otra teoría sugiere que las moléculas orgánicas no se originaron en la Tierra en absoluto. En su lugar, se formaron en el espacio y fueron traídas aquí por cometas o fragmentos de asteroides, un proceso denominado panspermia.
“Todavía no tenemos la respuesta definitiva a esta pregunta”, afirmó Zare. “Pero creo que estamos acercándonos a comprender mejor lo que pudo haber acontecido”.
Aunque es probable que los detalles sobre los orígenes de la vida en la Tierra nunca se aclaren completamente, “este estudio ofrece una nueva perspectiva sobre la formación de las moléculas esenciales para el inicio de la vida”, expresó Williams. “El agua es un elemento omnipresente en nuestro mundo, de ahí el apodo de ‘Planeta Azul’ que describe a la Tierra desde el espacio.
Quizás la caída del agua, el elemento más vital que nos sustenta, también desempeñó un papel más significativo en los orígenes de la vida en la Tierra de lo que habíamos reconocido antes”.