Un nuevo estudio (ref.) ha descubierto que algunas reacciones químicas son capaces de respaldar una biología radicalmente diferente a la nuestra. Podría haber vida en otros planetas que utilice una variedad de elementos más allá del carbono, que es la base de la vida en la Tierra.
En nuestro planeta, la vida está construida sobre compuestos orgánicos. Estas moléculas están compuestas por seis átomos principales: carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Sin embargo, los científicos han estado preguntándose durante mucho tiempo si la vida extraterrestre podría evolucionar con una química diferente. Por ejemplo, los investigadores han hipotetizado durante mucho tiempo que el silicio también podría servir como columna vertebral para la biología.
Reacciones autocatalíticas
«Es importante explorar estas posibilidades para tener una idea de cómo podrían ser todas las formas de vida», dijo el autor principal Betül Kaçar, astrobiólogo, bacteriólogo y biólogo evolutivo. Un tipo de proceso químico fundamental para la vida en la Tierra es la autocatálisis. Las reacciones autocatalíticas son autosuficientes; pueden producir moléculas que fomentan la repetición de la misma reacción inicial.
«Una de las principales razones por las que los investigadores están interesados en la autocatálisis es porque la reproducción es un ejemplo de autocatálisis», dijo Kaçar. «La vida cataliza la formación de otra vida. Una célula produce dos células, que pueden convertirse en cuatro y así sucesivamente. A medida que el número de células se multiplica, el número y la diversidad de posibles interacciones también se multiplican».
En el estudio, los investigadores examinaron la autocatálisis, pensando que este proceso podría ayudar a impulsar la abiogénesis, el origen de la vida a partir de la ausencia de vida. Los científicos se centraron en los llamados ciclos de desproporcionamiento, que pueden generar más copias de una molécula. Estos productos pueden utilizarse como materiales iniciales para promover la repetición de estos ciclos, lo que da lugar a la autocatálisis.
Ciclos de reacción
«La desproporción es probablemente única porque es una sola reacción que produce múltiplos de un resultado; se asemeja mucho a la reproducción», dijo el autor principal del estudio, Zhen Peng, un biólogo evolutivo. Para encontrar estas reacciones, los científicos analizaron más de dos siglos de documentos científicos digitalizados.
«Con herramientas de búsqueda efectivas, pudimos diseñar y realizar esta evaluación, la primera de su tipo, de la prevalencia de los ciclos autocatalíticos», dijo el coautor del estudio, Zach Adam, geólogo. Al final, descubrieron 270 ciclos diferentes de reacciones autocatalíticas. «La autocatálisis puede que no sea tan rara, sino que podría ser una característica general de muchos entornos diferentes, incluso aquellos muy diferentes de la Tierra», dijo Kaçar.
La mayoría de los 270 ciclos excluyen el carbono, en el que se basa la vida terrestre. Algunos se centraron en elementos ausentes o extremadamente raros en nuestra biología, como el mercurio o el torio, un metal radioactivo. Es probable que algunos ciclos solo ocurran en condiciones extremas que alteren la química que conocemos. De hecho, los investigadores descubrieron que cuatro ciclos autocatalíticos involucraban gases nobles, que rara vez reaccionan químicamente con otros elementos. Si incluso un gas inerte como el xenón pudiera participar en la autocatálisis, «existen buenas razones para creer que la autocatálisis podría ocurrir más fácilmente con otros elementos», dijo Peng.
¿Qué buscar?
Solo ocho de estos ciclos eran relativamente complejos y estaban compuestos por cuatro o más reacciones. La mayoría de los 270 ciclos eran simples, cada uno constaba de solo dos reacciones. «Se pensaba que este tipo de reacciones eran muy raras», señaló Kaçar. «Estamos demostrando que en realidad no lo son en absoluto. Solo tienes que buscar en el lugar adecuado». Los investigadores notaron que es posible combinar múltiples ciclos, incluso cuando son muy diferentes entre sí. Esto llevaría a reacciones químicas autosuficientes que generan una amplia gama de moléculas para producir una gran complejidad.
«Con tantas recetas básicas de autocatálisis disponibles, el enfoque de la investigación puede pasar ahora a comprender cómo la autocatálisis, a través del desproporcionamiento, puede tener efectos más pronunciados en la formación de la química de un planeta», dijo Kaçar. «Estas son un conjunto de recetas básicas que pueden combinarse de formas nunca antes probadas en nuestro planeta», dijo Peng. «Llevarían al descubrimiento de nuevos ejemplos de química compleja (vida) que funcionan en condiciones en las que los ciclos basados en carbono están bloqueados».
Los investigadores advirtieron que la plausibilidad de estos ciclos sigue siendo incierta. «No está garantizado que todos los ejemplos que hemos recopilado puedan ser analizados en laboratorio o encontrados en otros objetos astronómicos», dijo Peng. Este trabajo podría tener un gran impacto en la búsqueda de vida en el universo y en la comprensión de cómo se formó. También podría tener aplicaciones prácticas, como «optimizar la síntesis química y el uso eficiente de recursos y energía», dijo Adam.
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