El cielo primitivo de la Tierra pudo haber creado los primeros ingredientes para la vida

El cielo primitivo de la Tierra podría haber tenido un papel más significativo en los inicios de la vida de lo que se pensaba anteriormente. Un estudio publicado el 1 de diciembre en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias reveló que, hace miles de millones de años, la atmósfera joven del planeta pudo haber estado generando moléculas ricas en azufre, consideradas hoy componentes esenciales para la vida.

Este descubrimiento desafió la idea tradicional de que estas moléculas de azufre solo se formaron después de que la vida ya había comenzado en la Tierra. "Nuestro estudio podría ayudar a entender la evolución de la vida en sus etapas más tempranas", afirmó Nate Reed, autor principal y becario postdoctoral en NASA, quien realizó la investigación en el Departamento de Química y el Instituto Cooperativo de Investigación en Ciencias Ambientales (CIRES) de la Universidad de Colorado en Boulder.

El azufre, al igual que el carbono, es un elemento vital presente en todas las formas de vida, desde bacterias hasta humanos. Se encuentra en ciertos aminoácidos, que son los bloques de construcción básicos de las proteínas. Aunque el azufre estaba presente en la atmósfera primitiva, la mayoría de los científicos creían que las moléculas orgánicas de azufre, como los aminoácidos, surgieron solo después de que los organismos vivos ya estaban presentes y los producían.

Intentos anteriores de simular las condiciones de la Tierra primitiva a menudo no lograron generar cantidades significativas de biomoléculas de azufre antes de la existencia de vida. Cuando estas moléculas aparecieron, se formaron solo bajo condiciones inusuales o altamente específicas que probablemente no eran comunes en todo el planeta.

La comunidad científica reaccionó con interés cuando el Telescopio Espacial James Webb detectó dimetilsulfuro, un compuesto de azufre producido por algas marinas en la Tierra actual, en la atmósfera de un exoplaneta llamado K2-18b. Muchos lo consideraron un posible signo de vida.

Sin embargo, trabajos previos de Reed y de la autora principal Ellie Browne, profesora de química y becaria de CIRES, mostraron que el dimetilsulfuro podría formarse de manera natural en el laboratorio utilizando solo luz y gases atmosféricos simples. Esto indicó que la molécula podría aparecer incluso en mundos sin vida.

En su último experimento, Browne, Reed y su equipo probaron lo que la atmósfera primitiva de la Tierra podría haber sido capaz de producir. Iluminaron una mezcla de metano, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno y nitrógeno para recrear las condiciones atmosféricas de antes de la aparición de la vida.

Trabajar con azufre es complicado, como señaló Browne. El elemento se adhiere al equipo de laboratorio, y en la atmósfera, las moléculas de azufre están presentes en niveles extremadamente bajos en comparación con el CO2 y el nitrógeno. "Se necesita un equipo que pueda medir cantidades increíblemente pequeñas de los productos", dijo.

Utilizando un espectrómetro de masas muy sensible para identificar y medir compuestos químicos, los investigadores descubrieron que su simulación de la Tierra primitiva produjo una amplia gama de biomoléculas de azufre. Estas incluyeron los aminoácidos cisteína y taurina, junto con la coenzima M, que desempeña un papel clave en el metabolismo.

El equipo luego estimó cuánta cisteína podría generar toda una atmósfera antigua. Sus cálculos sugirieron que el cielo primitivo de la Tierra podría haber producido suficiente cisteína para soportar alrededor de un octillón (uno seguido de 27 ceros) de células. En comparación, la Tierra moderna contiene aproximadamente un nonillón (uno seguido de 30 ceros) de células.

"Si bien no es tanto como lo que hay actualmente, aún era una gran cantidad de cisteína en un entorno sin vida. Podría ser suficiente para un ecosistema global incipiente, donde la vida apenas comenzaba", comentó Reed.

Los investigadores proponen que estas biomoléculas atmosféricas pudieron haber caído a la superficie a través de la lluvia, potencialmente entregando la química necesaria para ayudar a que la vida comenzara. "La vida probablemente requirió algunas condiciones muy especializadas para comenzar, como cerca de volcanes o respiraderos hidrotermales con química compleja", dijo Browne. "Solíamos pensar que la vida tenía que comenzar completamente desde cero, pero nuestros resultados sugieren que algunas de estas moléculas más complejas ya estaban ampliamente distribuidas en condiciones no especializadas, lo que podría haber facilitado un poco el inicio de la vida".