¿De dónde salieron los ingredientes que hicieron posible la vida en la Tierra? Emilio J. Cocinero, investigador de la EHU y del Instituto Biofisika, busca respuestas mirando a las moléculas. Su equipo ha participado en la detección de eritrulosa, un azúcar localizado en una nube cercana al centro de la Vía Láctea, a unos 27.000 años luz de nuestro planeta.
En esta entrevista, Cocinero nos explica cómo el hallazgo refuerza la posibilidad de que parte de la materia prima necesaria para la vida se elaborara entre las estrellas y llegara después a la Tierra. El investigador detalla qué sabemos sobre ese posible viaje y qué preguntas siguen abiertas: encontrar los ingredientes es un paso; comprender cómo pudieron dar lugar a un sistema vivo sigue siendo uno de los grandes retos de la ciencia.
¿Qué supone haber detectado eritrulosa en el medio interestelar?
Supone avanzar en una pregunta fundamental sobre el origen de la vida: de dónde procedían los ingredientes que hicieron posible su aparición. Encontrar eritrulosa entre las estrellas refuerza la posibilidad de que parte de esa materia prima se formara en el espacio, antes que los planetas. En el laboratorio se han reproducido pasos importantes de la química que pudo preceder a la vida, pero para hacerlo hay que aportar los ingredientes de partida. Queda entonces una pregunta anterior: ¿cómo se formaron y llegaron a estar disponibles en la Tierra primitiva? Nuestro hallazgo aporta una posible respuesta: algunos pudieron originarse en el medio interestelar e incorporarse después al inventario químico de nuestro planeta. No se trata solo de comprender cómo se combinan los ingredientes de la vida, sino también de averiguar de dónde salieron.
Cuando hablamos de un azúcar en el espacio, ¿debemos imaginar algo similar al que consumimos?
Es un azúcar, pero no el azúcar de mesa, que es sacarosa. La eritrulosa es una molécula más pequeña, con cuatro átomos de carbono, que pertenece a una familia de azúcares llamada cetosas. No es una sustancia exclusiva del espacio: en la Tierra también se encuentra de forma natural, por ejemplo, en las frambuesas. Tampoco debemos imaginar cristales o terrones flotando entre las estrellas. Se ha detectado en fase gaseosa, como moléculas dispersas en una nube interestelar. La identificamos por las señales de radio que emite al cambiar su energía de rotación, un patrón característico que conocemos gracias a las medidas realizadas en el laboratorio.
¿Cómo es la nube en la que la han encontrado y por qué la buscaban allí?
Es una nube de gas y polvo situada cerca del centro de la Vía Láctea, a unos 27.000 años luz de nosotros. Es especialmente interesante por su extraordinaria riqueza química: allí se han identificado numerosas moléculas relacionadas con la química prebiótica, es decir, con los procesos químicos que pueden preceder a la vida. Además, hay indicios de una colisión entre nubes de gas. Las ondas de choque pueden liberar moléculas atrapadas en los hielos que recubren los granos de polvo y enriquecer el inventario químico del gas. No se buscaba al azar: es un lugar especialmente favorable para explorar la química del espacio.
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La eritrulosa tiene cuatro átomos de carbono, pero resulta más abundante que otros azúcares más sencillos. ¿Por qué sorprende ese resultado?
En muchas familias de moléculas interestelares se observa que, al aumentar el número de átomos de carbono, disminuye la abundancia. Por eso era razonable esperar que los azúcares de tres carbonos fueran más fáciles de encontrar que uno de cuatro. Con la eritrulosa encontramos lo contrario. Los dos azúcares de tres carbonos, gliceraldehído y dihidroxiacetona, no se han detectado en esta nube. Comparando con los límites máximos que permiten establecer los datos, la eritrulosa resulta al menos unas ocho veces más abundante que la dihidroxiacetona y unas diecisiete veces más que el gliceraldehído. Esto nos llevó a explorar una ruta alternativa: podría formarse uniendo dos fragmentos de dos carbonos, sin pasar por un azúcar de tres. Nuestros cálculos apoyan ese mecanismo, aunque los modelos todavía no reproducen por completo las diferencias observadas. Es una posible vía de formación, no necesariamente la única.
¿Cómo pueden los hielos que recubren los granos de polvo convertirse en un laboratorio químico espacial?
Los granos de polvo ofrecen una superficie en la que pueden quedar retenidos átomos y moléculas. En condiciones frías se recubren de hielos y permiten que sustancias que en el gas estarían muy separadas permanezcan próximas. Esa proximidad favorece determinadas reacciones. En el mecanismo propuesto, átomos de hidrógeno reaccionan con moléculas sencillas y les arrancan un átomo de hidrógeno, generando fragmentos muy reactivos, llamados radicales. La unión de dos de esos fragmentos puede dar lugar a la eritrulosa. Los cálculos también incluyen efectos cuánticos que facilitan algunos pasos incluso a temperaturas muy bajas. No hemos observado directamente la reacción sobre un grano interestelar, pero hemos estudiado su viabilidad mediante cálculos y simulaciones que representan ese entorno.
¿Cómo habría llegado ese azúcar a la Tierra? ¿Podría sobrevivir al viaje y al impacto?
En el escenario que plantea el estudio, habría viajado incorporado a hielos o al material de pequeños cuerpos del sistema solar, mezclado con muchas otras sustancias. No como azúcar puro. Sabemos que el transporte de moléculas orgánicas hasta la Tierra es posible: en el meteorito Murchison se han identificado aminoácidos y también azúcares, entre ellos la ribosa. Además, los experimentos de impacto citados en el artículo muestran que el glicolaldehído puede sobrevivir bajo determinadas condiciones y participar en la formación de otros compuestos relacionados con los azúcares. Esto apoya la posibilidad de que una parte de ese material llegue a conservarse. Lo que no hemos demostrado es el viaje completo de la eritrulosa desde una nube interestelar hasta la Tierra. Su supervivencia dependería de las condiciones del cuerpo que la transportara, de la entrada atmosférica y del impacto.
¿Qué relación puede existir entre la llegada de esos azúcares y la aparición de la vida?
Podrían haber ampliado el inventario de sustancias disponibles para la química prebiótica. Además, la eritrulosa puede participar en reacciones que la transforman en otros azúcares. En determinadas condiciones acuosas, puede interconvertirse con azúcares de cuatro carbonos como la treosa. Esta última forma parte del TNA, un ácido nucleico alternativo que se estudia como posible participante en etapas anteriores al ARN. Es una hipótesis sobre la evolución química, no una ruta histórica demostrada. Entre disponer de esos ingredientes y tener un sistema vivo todavía hay muchos pasos. Habría que explicar cómo se concentran, cómo se combinan en estructuras más complejas, cómo quedan organizados en compartimentos y cómo aparecen sistemas capaces de mantener reacciones, transmitir información y evolucionar. Nuestro trabajo aborda la disponibilidad de una parte de la materia prima, no toda esa transición.
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Para evitar interpretaciones exageradas, ¿qué demuestra el descubrimiento y qué no permite afirmar?
Demuestra la presencia de eritrulosa en una nube interestelar. Además, los cálculos y modelos aportan una vía de formación viable en condiciones interestelares. La observación nos dice que la molécula está allí y los modelos ayudan a explicar cómo podría formarse. No demuestra que haya vida en esa nube, que la vida llegara a la Tierra desde el espacio ni que la eritrulosa fuera imprescindible para su aparición. Lo que refuerza es la posibilidad de que nuestro planeta recibiera parte de sus ingredientes prebióticos ya elaborados fuera de él. Estamos avanzando en el origen de los ingredientes, no afirmando que hayamos resuelto el origen de la vida.
¿Debemos pensar que parte de la química necesaria para la vida comenzó antes de que existiera la Tierra?
Sí, el hallazgo refuerza la necesidad de considerar un escenario más amplio. La dificultad no consiste en que los azúcares sean imposibles de obtener mediante química prebiótica terrestre, sino en explicar cómo pudieron producirse de forma selectiva, conservarse y acumularse en condiciones plausibles y en cantidades útiles. No hace falta elegir entre una química exclusivamente terrestre y otra exclusivamente espacial. Ambas pudieron complementarse. Parte de las moléculas pudo formarse antes del nacimiento del sistema solar y después experimentar nuevas transformaciones en asteroides, cometas o planetas. Nuestro trabajo aporta evidencia a favor de esa posibilidad, pero no determina qué proporción del inventario terrestre tuvo cada origen.
¿Podrían estos ingredientes de la vida estar ampliamente distribuidos por la galaxia?
Es una posibilidad razonable. El mecanismo propuesto utiliza moléculas sencillas y superficies heladas que no son exclusivas de esta nube. Además, las simulaciones indican que la eritrulosa puede formarse bajo diferentes condiciones de radiación, lo que anima a buscarla en otros ambientes. Ahora bien, una detección en esta nube no permite afirmar que tenga la misma abundancia en toda la galaxia. Las condiciones físicas y los procesos de formación y destrucción pueden variar mucho. Buscarla en otras regiones permitirá comprobar hasta qué punto se repite esta química. Que los ingredientes estén extendidos tampoco significa que la vida deba aparecer allí donde se encuentren.