La NASA reproduce un bloque básico de la vida en el laboratorio

De izquierda a derecha: Stefanie Milam, Michel Nuevo y Scott Sandford. Fotografía: Dominic Hart / NASA.

Científicos de la NASA estudiando el origen de la vida han reproducido en el laboratorio uracilo, un componente clave de nuestro material hereditario. Descubrieron que una muestra de hielo que contiene pirimidina, expuesto a la radiación ultravioleta en condiciones similares a las que se presentan en el espacio, produce este ingrediente esencial de la vida.

Pirimidina es una molécula en forma de anillo, compuesta de carbono y nitrógeno y es la estructura básica de uracilo, parte de un código genético que se encuentra en el ácido ribonucleico (ARN). El ARN es fundamental para la síntesis de proteínas, pero tiene muchas otras funciones.

"Hemos demostrado por primera vez que podemos hacer uracilo, un componente del ARN, de manera no biológica en un laboratorio, bajo condiciones que se encuentran en el espacio", dijo Michel Nuevo, investigador científico del Centro de Investigación Ames de la NASA, Moffett Field, California. "Estamos demostrando que estos procesos de laboratorio, que simulan los sucesos en el espacio exterior, pueden hacer un bloque de construcción fundamental utilizado por los organismos vivos en la Tierra."

Una muestra de hielo es depositada en una cámara, donde se irradia con fotones UV de alta energía de una lámpara de hidrógeno a unos -263 grados Celsius. El bombardeo de fotones rompe los enlaces químicos en las muestras de hielo, que luego forman nuevos compuestos, como el uracilo. Fotografía: Dominic Hart / NASA.

Michel Nuevo es el autor principal de un documento de investigación titulado "La formación de uracilo mediante Foto-Irradiación Ultravioleta de Pirimidina en Hielos de Aguas Puras", vol Astrobiología. 9 no. 7, publicado 1 de octubre 2009.

Científicos de NASA Ames han estado simulando los ambientes que se encuentran en el espacio interestelar y en el sistema solar exterior durante años. Durante este tiempo, han estudiado una clase de compuestos ricos en carbono, llamados Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos (HAP), que han sido identificados en los meteoritos, y son los compuestos más comunes ricos en carbono observados en el universo. Los HAP son típicamente estructuras de seis carbonos en anillo que se asemejan a hexágonos fundidos, algo similar a un pedazo de alambrada para gallinero o a celdas de un panal.

La pirimidina también se encuentra en los meteoritos, aunque los científicos aún no saben su origen. Puede ser similar al de los HAP ricos en carbono, ya que se pueden producir en los estallidos finales de las estrellas gigantes rojas agonizantes, o se forman en las nubes densas de gas y polvo interestelar.

"Las moléculas como la pirimidina tienen átomos de nitrógeno en sus estructuras de anillo, lo cual las hace más vulnerables. Como una molécula menos estable, es más susceptible a la destrucción por la radiación, en comparación con sus contrapartes que no disponen de nitrógeno", dijo Scott Sandford, un investigador de las ciencias espaciales en Ames. "Queríamos probar si la pirimidina puede sobrevivir en el espacio, y si se pueden experimentar reacciones que la conviertan en especies orgánicas más complicadas, tales como el núcleo base uracilo".

Las estructuras moleculares de la pirimidina y el uracilo.

En teoría, los investigadores pensaron que si las moléculas de pirimidina pueden sobrevivir el tiempo suficiente para migrar a las nubes de polvo interestelar, podrían ser capaces de protegerse de la destrucción provocada por la radiación. Una vez en las nubes, la mayoría de las moléculas se congelan en los granos de polvo (al igual que la humedad se condensa en su aliento en una fría ventana durante el invierno).

Estas nubes son lo suficientemente densas para eliminar gran parte de la radiación del espacio exterior circundante, ofreciendo cierta protección a las moléculas dentro de las nubes.

Los científicos probaron su hipótesis en el Laboratorio de Astroquímica Ames. Durante el experimento, se expuso la muestra de hielo conteniendo pirimidina a la radiación ultravioleta en condiciones similares a las del espacio, entre ellas un vacío muy alto, temperaturas extremadamente bajas (alrededor de -207 grados Celsius) y radiación dura.

Descubrieron que cuando la pirimidina está congelada en el hielo de agua, es mucho menos vulnerable a la destrucción por la radiación. En lugar de ser destruidas, muchas de las moléculas toman nuevas formas, como el uracilo, componente del ARN, que se encuentra en la genética de todos los organismos vivos en la Tierra.

"Estamos tratando de dirigir los mecanismos que en el espacio forman estas moléculas. Teniendo en cuenta lo que hemos producido en el laboratorio, la química del hielo expuesto a la radiación ultravioleta puede ser un paso importante para vincular lo que sucede en el espacio con lo que cayó en la Tierra en su más temprano desarrollo", dijo Stefanie Milam, una investigadora de NASA Ames y co-autora del artículo de investigación.

"Nadie realmente entiende cómo empezó la vida en la Tierra. Nuestros experimentos demuestran que una vez que se formó nuestro planeta, muchos de los bloques de construcción de la vida probablemente estuvieron presentes desde el principio. Estamos simulando condiciones astrofísicas universales, entonces es probable que suceda lo mismo allí donde se forman los planetas", explicó Sandford.

Los miembros adicionales del equipo que ayudaron a realizar la investigación y son co-autores del artículo son Jason Dworkin y Jamie Elsila, dos científicos de la NASA en el Centro de Vuelo Espacial Goddard, en Greenbelt, Maryland.

La investigación fue financiada por el Instituto de Astrobiología de la NASA (NAI) y el Programa Orígenes del Sistemas Solar de la NASA. NAI es una organización distribuida virtual, de equipos competitivos seleccionados que integran y financian los programas capacitación einvestigación en astrobiología, en colaboración con las comunidades científicas nacionales e internacionales.

Traducción libre de:
• NASA Reproduces a Building Block of Life in Laboratory

Sitios relacionados:
• The Astrophysics & Astrochemistry Laboratory
• Instituto de Astrobiología de la NASA (NAI)
• NASA, JPL/Caltech: Búsqueda de planetas
• Piramidina
• Uracilo