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De la materia inorgánica a la vida, de la vida a la vida humana

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De la materia inorgánica a la vida, de la vida a la vida humana

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La química del Universo y el origen de la vida 

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La química del Universo y el origen de la vida 

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EL ESTUDIO DE LOS PROCESOS QUÍMICOS QUE TIENEN LUGAR EN EL UNIVERSO APORTA INFORMACIÓN ESENCIAL PARA AVERIGUAR CÓMO SURGIÓ LA VIDA EN LA TIERRA

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La química del universo y el origen de la vida

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Astrophysical detection of the helium hydride ion HeH+

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Astrophysical detection of the helium hydride ion HeH+

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Revista Nature texto español en base de datos sibdi

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Astrophysical detection of the helium hydride ion HeH+

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La cosmología cuántica y el origen del universo

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La cosmología cuántica y el origen del universo

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La cosmología cuántica y el origen del universo

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Importancia de primera molécula que se formó en el Universo

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Importancia de primera molécula que se formó en el Universo

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El Universo ahora está lleno de planetas, estrellas, galaxias... Pero, ¿qué había antes?

Tras décadas de búsqueda, un equipo de científicos detectó el primer tipo de molécula que se formó en el espacio.

Se trata del hidruro de helio, es decir, la combinación de helio con hidrógeno.

Y los científicos creen que esta molécula se formó unos 100.000 años después del Big Bang, hace unos 13.800 millones de años.

Si bien siempre habían intuido que la primera molécula fue el hidruro de helio, no lo pudieron confirmar hasta ahora.

El hallazgo tuvo lugar en una nebulosa planetaria, un remanente de lo que una vez fue una estrella parecida al Sol, situada a unos 3.000 años luz de la Tierra.

Los detalles del descubrimiento los publica la revista Nature.

Por qué es importante el hallazgo

La detección de esta molécula confirma una parte clave de la comprensión que se tiene de la química del universo primitivo y de cómo evolucionó a lo largo de miles de millones de años hasta la química de hoy.

"La falta de evidencia de la existencia misma de hidruro de helio en el espacio interestelar fue un dilema para la astronomía durante décadas", afirmó Rolf Guesten, del Instituto Max Planck de Radioastronomía, en Alemania, y autor principal del artículo.

La astrofísica Elizabeth Pearson también habló de la relevancia del descubrimiento.

"Es importante porque creemos que es una de las primeras moléculas que se formaron después del Big Bang. Demuestra que el hidr ó gen o y el helio se juntaron, lo que es sorprendente porque al helio no le gusta unirse con nada y no sabíamos que el hidruro de helio existía hasta 1925", aseguró a la BBC.

Los orígenes del Universo

Justo después del Big Bang, el universo primitivo estaba caliente y solo existían algunos tipos de átomos, principalmente helio e hidrógeno.

A medida que los átomos se fueron juntando para formar las primeras moléculas, el Universo pudo enfriarse y empezó a tomar forma.

Ya en la década de los 70, los científicos pensaron que el ambiente de la nebulosa planetaria en la que finalmente se detectó el hidruro de helio podría ser el adecuado para que se formase esta molécula.

Pero sus observaciones no fueron concluyentes, por lo que este primer paso en el nacimiento de la química no estaba demostrado. Hasta ahora.

Cómo lo detectaron

Para este hallazgo los científicos recurrieron al Observatorio Estratosférico de la Astronomía Infrarroja de la NASA, cuyas siglas en inglés son SOFIA.

Este observatorio es un avión Boeing 747SP, que vuela a unos 13.000 metros de altitud, modificado para acomodar un telescopio de más de 2,5 metros.

Es el observatorio aéreo más grande en el mundo, capaz de hacer observaciones imposibles para cualquier telescopio desde la Tierra, por poderoso que sea.

"Necesitábamos los instrumentos adecuados para hacer las observaciones en la posición correcta, y SOFIA pudo hacerlo perfectamente", dijo Harold Yorke, director del Centro de Ciencia SOFIA, en California.

SOFIA tiene una ventaja sobre los telescopios espaciales: regresa después de cada vuelo.

"Eso nos permite cambiar los instrumentos e instalarle la última tecnología", explicó Naseem Rangwala, científico adjunto del proyecto SOFIA.

El instrumento que se añadió al avión y que permitió detectar el hidruro de helio funciona como una radio, según explica la NASA.

Los científicos sintonizan la frecuencia de la molécula que están buscando y el instrumento responde si la encuentra.

Los científicos que participaron en las observaciones cualifican el hallazgo de "final feliz", ya que confirma las intuiciones sobre las que trabajaban.

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Hidruro de helio: la NASA detecta la primera molécula que se formó en el Universo (y por qué es importante) - BBC News Mundo

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El Universo ahora está lleno de planetas, estrellas, galaxias... Pero, ¿qué había antes? Tras décadas de búsqueda, un equipo de científicos detectó el primer tipo de molécula que se formó en el espacio. Se trata del hidruro de helio, es decir, la combinación de helio con hidrógeno.

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¿Somos polvo de estrellas? Las dos teorías que explican que la vida llegó a la Tierra desde el espacio

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¿Somos polvo de estrellas? Las dos teorías que explican que la vida llegó a la Tierra desde el espacio

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Noticia

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Manuel Peinado Lorca

The Conversation*

Fuente de la imagen, Science Photo Library

Pie de foto,

Algunos científicos creen que las "semillas" de la vida están diseminadas por todo el universo y los meteoritos las "sembraron" en nuestro planeta.

Un estudio recién publicado expone que cuando algunos meteoritos se estrellaron contra la Tierra transportaban azúcar extraterrestre.

Para evitar que los seguidores del escritor de ciencia ficción Ray Bradbury se vengan arriba, conviene aclarar que los autores de la investigación, entre los que se cuentan dos sesudos científicos de la N ASA, no han encontrado un saco de azúcar de mesa, sino trazas de azúcares, como ribosa, en muestras de polvo obtenidas de dos meteoritos.

En total, 11 partes por mil millones (ppmm) en el meteorito NWA 801 y 180 ppmm en el Murchison.

El ARN es una biomolécula presente en todos los organismos conocidos, y la ribosa es uno de sus componentes fundamentales. El ARN es responsable de copiar la información genética almacenada en el ADN y de entregar esos datos a las estructuras celulares responsables de producir las proteínas que los organismos necesitan para vivir.

Esta es la primera vez que estos azúcares bioesenciales se han detectado en meteoritos.

En otros fragmentos de cuerpos celestes se hallaron anteriormente algunos componentes básicos importantes de la vida, como aminoácidos y nucleótidos (componentes del ADN y ARN), pero nunca azúcares.

El hallazgo llega 10 años después de que una página la NASA anunciara que la glicina, uno de los 20 aminoácidos que forman las proteínas y, por tanto, un ingrediente clave para la vida, había sido detectada en muestras de polvo recogidas por la sonda espacial Stardust cuando se acercó a tan solo 236 km del núcleo del cometa Wild 2.

Las muestras de polvo de la cola llegaron encapsuladas a la Tierra en enero de 2006, culminando así el viaje de más de 5.000 millones de kilómetros.

Fuente de la imagen, Science Photo Library

Pie de foto,

Compuestos clave para la vida se han encontrado en meteoritos.

La cuestión del origen de la vida terrestre ha generado un campo de estudio especializado de la astrobiología, cuyo objetivo es dilucidar cómo y cuándo surgieron los primeros compuestos orgánicos y cómo pudieron ensamblarse para formar las primeras y más sencillas células, las de procariotas como las bacterias.

Las hipótesis más aceptadas por la comunidad científica asumen que la vida surgió en la Tierra a partir de materia inorgánica terrestre en algún momento entre hace 4.500 millones de años (MA), cuando se dieron las condiciones para que el vapor de agua pudiera condensarse por primera vez, y 2.700 MA, cuando la proporción entre algunos isótopos estables de carbono, hierro y azufre induce a pensar en un origen biogénico de los minerales y sedimentos de esa época.

Los biomarcadores moleculares indican que ya existía la fotosíntesis.

Frente a estas hipótesis, otros científicos, partidarios de las hipótesis exogenéticas reunidas bajo el nombre de "panspermia", apoyan un origen extraterrestre de la vida.

Este habría tenido lugar durante los últimos 13.700 MA de evolución del universo tras la explosión primigenia del Big Bang.

La palabra panspermia, de origen griego, significa "semillas por todas partes". Los partidarios de esta hipótesis sugieren que las "semillas" de la vida están diseminadas por todo el universo y que fueron "sembradas" en nuestro planeta.

No es mi propósito hacer una revisión de los diferentes modelos en que se ramifica -a veces disparatadamente, con sus ingenieros extraterrestres y todo- el cuerpo doctrinal panspérmico.

Los interesados encontrarán cumplida respuesta a su curiosidad tecleando en el buscador "polvo de estrellas".

Pie de foto,

El físico y biólogo británico Francis Crick (1916-2004), Premio Nobel de Medicina (junto con James Watson) en 1962 por el descubrimiento de la estructura del ADN, uno de los impulsores de la teoría de la panspermia.

Un clarificador resumen del origen de la llamada "panspermia dirigida", tal y como fue formulada por el Premio Nobel Francis Crick en 1971, puede encontrarse en el libro de Javier Sampedro Deconstruyendo a Darwin (Crítica, 2007).

Para lo que aquí nos ocupa, en relación con los recientes hallazgos, interesa distinguir entre las dos variantes principales en que puede ser escindida la panspermia: celular y molecular.

La hipótesis de la panspermia celular sostiene un origen de la vida terrestre a partir de microorganismos extremófilos. Estos se habrían formado en algún lugar del universo para llegar hasta la Tierra viajando como polizones en algún asteroide o cometa que hubiera impactado sobre su superficie.

Los partidarios de la panspermia molecular también defienden que la vida terrestre surgió gracias a una lluvia de materiales procedente de asteroides y cometas que se precipitó sobre la Tierra primitiva. Esto trajo consigo moléculas orgánicas relativamente complejas, pero sin alcanzar el sofisticado nivel celular.

Quienes sostienen esta segunda hipótesis la apoyan en el hecho de que los componentes orgánicos son comunes en el espacio, especialmente en el sistema solar exterior, donde las sustancias volátiles no se evaporan por calentamiento.

Fuente de la imagen, NASA

Pie de foto,

Los hallazgos del telescopio espacial Spitzer de la NASA refuerzan la posición de los partidarios de la panspermia molecular.

Las pruebas más sólidas de esta hipótesis se encuentran en las muestras de moléculas orgánicas halladas en algunos meteoritos como el AH84001 encontrado en la Antártida en 1984, que fueron objeto de fuertes controversias en las revistas Science y Geochimica et Cosmochimica Acta, y del propio meteorito Murchison, encontrado en Australia en 1969, cuyas biomoléculas han sido objeto de varias publicaciones.

Además, el telescopio espacial Spitzer detectó la década pasada una estrella, la HH46-IR, que se está formando en un proceso similar al Sol, en cuyo halo material hay una gran variedad de moléculas que incluyen compuestos de cianuro, hidrocarburos e hidróxido de carbono.

Los hallazgos del Spitzer parecen apoyar el origen de la vida a partir de hidrocarburos aromáticos policíclicos, como sostiene la hipótesis PAH World, propuesta por Simon Nicholas Platts en 2005, que hasta ahora no ha sido probada.

Aunque ninguna de las dos variantes de la panspermia resuelve el problema del origen de la vida, sino que despeja al graderío del universo la enigmática pelota que se juega sobre la Tierra, son los científicos partidarios de la panspermia molecular los que ven reforzadas sus posiciones gracias al hallazgo de la Stardust y del estudio que acaba de publicarse.

En cualquier caso, y por quitarle hierro al asunto, si quiere divertirse leyendo modelos alternativos desde un punto de vista excéntrico, pero bien fundamentado, no deje de leer el libro Los orígenes de la vida (Cambridge University Press, 1999), del físico, matemático y divulgador inglés Freeman J. Dyson. Les encantará, seguro.

* Manuel Peinado Lorca es Catedrático de Universidad. Departamento de Ciencias de la Vida e Investigador del Instituto Franklin de Estudios Norteamericanos, Universidad de Alcalá.

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¿Somos polvo de estrellas? Las dos teorías que explican que la vida llegó a la Tierra desde el espacio - BBC News Mundo

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Manuel Peinado Lorca The Conversation* Un estudio recién publicado expone que cuando algunos meteoritos se estrellaron contra la Tierra transportaban azúcar extraterrestre.

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Puntos más importantes:

Según la teoría de Oparin-Haldane, la vida surgió poco a poco a partir de moléculas inorgánicas: primero, se formaron "unidades estructurales" como aminoácidos y luego se combinaron para dar paso a polímeros complejos.

Con el experimento de Miller y Urey se demostró por primera vez que las moléculas orgánicas necesarias para la vida podían formarse a partir de componentes inorgánicos.

Algunos científicos avalan la hipótesis del mundo del ARN, en la que se sugiere que el primer paso hacia la vida fue un ARN que se autoduplicaba. Otros favorecen la hipótesis del primer metabolismo, al colocar redes metabólicas antes del ADN o ARN.

Los compuestos orgánicos simples podrían haber llegado a la Tierra, en sus inicios, en meteoritos.

Introducción

Si hubiera otra vida en el universo, ¿crees que sería similar a la vida en la Tierra? ¿Utilizarían ADN como su material genético, tal como tú o yo? ¿Estarían formados de células?

Solo podemos especular sobre estas preguntas, puesto que todavía no hemos encontrado ninguna forma de vida ajena a la Tierra. Sin embargo, podemos pensar de una manera más informada sobre si podría existir vida en otros planetas (y en qué condiciones) teniendo en cuenta cómo la vida pudo haber surgido en el nuestro.

En este artículo, analizaremos las ideas científicas sobre el origen de la vida en la Tierra. El cuándo del origen de la vida ( millones de años o más) puede corroborarse con los fósiles y la datación radiométrica. No obstante, el cómo no se comprende tan fácilmente. En comparación con el dogma central o la teoría de la evolución, las teorías sobre el origen de la vida son mucho más... hipotéticas. Nadie está seguro de cuál hipótesis es la correcta, o si la hipótesis correcta todavía se encuentra dando vueltas por ahí, esperando ser descubierta.

¿Cuándo surgió la vida en la Tierra?

Los geólogos calculan que la Tierra se formó hace alrededor de millones de años. Esta estimación se obtuvo tras medir la edad de las rocas más antiguas de la Tierra, así como las edades de rocas de la Luna y meteoritos, con la datación radiométrica (en la cual se utiliza la descomposición de isótopos radiactivos para calcular el tiempo transcurrido desde la formación de una roca).

Los primeros indicios de vida fósil

Los primeros indicios de vida en la Tierra provienen de fósiles descubiertos en Australia Occidental, que datan de hace millones de años. Estos fósiles son de estructuras conocidas como estromatolitos que, en muchos casos, se formaron con el crecimiento de capa tras capa de microbios unicelulares, tales como cianobacterias (los estromatolitos también se forman con microbios actuales, no solo prehistóricos).

¿Cómo pudo surgir la vida?

Oparin y Haldane pensaban que la Tierra en sus inicios tenía una atmósfera reductora -es decir, con una muy baja concentración de oxígeno-, en la cual las moléculas tienden a donar electrones. En estas condiciones, ellos sugirieron que:

Moléculas inorgánicas simples pudieron haber reaccionado (con energía de rayos o el sol) para formar unidades estructurales, como aminoácidos y nucleótidos, que pudieron haberse acumulado en los océanos para formar una "sopa primordial".

Los ladrillos pudieron haberse combinado en otras reacciones para formar moléculas más grandes y complejas (polímeros), como proteínas y ácidos nucleicos, tal vez en pozos en la orilla del agua.

Los polímeros pudieron haberse ensamblado en unidades o estructuras que fueran capaces de mantenerse y duplicarse a sí mismas. Oparin pensaba que estas pudieron ser "colonias" de proteínas agrupadas para llevar a cabo el metabolismo, mientras que Haldane indicó que las macromoléculas quedaron encerradas por membranas para formar estructuras similares a las células.

Los detalles de este modelo probablemente no son del todo correctos. Por ejemplo, los geólogos hoy en día piensan que la atmósfera no era reductora y no está claro si los primeros indicios de vida surgieron en los pozos a la orilla del mar. No obstante, la idea básica -una formación espontánea paso a paso de moléculas o ensambles biológicos simples, después más complejos y luego autosustentables- todavía es el elemento central de la mayoría de hipótesis sobre el origen de la vida.

De compuestos inorgánicos a unidades estructurales

En 1953, Stanley Miller y Harold Urey hicieron un experimento para comprobar las ideas de Oparin y Haldane. Determinaron que las moléculas orgánicas podrían formarse espontáneamente en condiciones reductoras, las cuales se pensaba que eran similares a las de la Tierra en sus inicios.

Miller y Urey construyeron un sistema cerrado que incluía un recipiente con agua caliente y una mezcla de gases que supuestamente abundaban en la atmósfera terrestre en sus inicios (, , y ). Para simular los relámpagos que posiblemente proporcionaron energía para las reacciones químicas en la atmósfera de la Tierra primitiva, Miller y Urey hicieron pasar chispas eléctricas a través de su sistema experimental.

Después de dejar que el experimento funcionara durante una semana, Miller y Urey vieron que se habían formado varios tipos de aminoácidos, azúcares, lípidos y otras moléculas orgánicas. Aunque faltaban moléculas grandes y complejas (como las de ADN y proteínas), su experimento demostró que por lo menos algunas de las unidades estructurales de estas moléculas podrían formarse espontáneamente a partir de compuestos simples.

¿Los resultados de Miller y Urey fueron significativos?

Sin embargo, varios experimentos realizados en años posteriores han demostrado que pueden formarse unidades estructurales orgánicas (especialmente aminoácidos) a partir de precursores inorgánicos en condiciones muy variadas.

A partir de estos experimentos, parece razonable pensar que al menos algunas de las unidades estructurales de la vida pudieron tener una formación abiótica en esta época. Sin embargo, sigue siendo una incógnita exactamente cómo (y en qué condiciones).

De unidades estructurales a polímeros

¿Cómo fue que en los inicios de la Tierra los monómeros (unidades estructurales), por ejemplo, aminoácidos o nucleótidos, pudieron ensamblarse en polímeros, o macromoléculas biológicas reales? En las células actuales, las enzimas arman los polímeros. Sin embargo, dado que las enzimas son polímeros, ¡este es el clásico problema del huevo y la gallina!

¿Cuál era la naturaleza de la vida en su inicios?

Si imaginamos que en los inicios de la Tierra pudieron formarse polímeros, esto aún nos deja con la duda de cómo llegaron a duplicarse o perpetuarse a sí mismos y cumplir los criterios más básicos para la vida. Este es un tema sobre el cual hay muchas ideas, pero poca certeza acerca de la respuesta correcta.

Las hipótesis de "los genes primero"

Los catalizadores de ARN se llaman ribozimas y pudieron tener funciones clave en el mundo del ARN. Un ARN catalítico podría posiblemente catalizar una reacción química para duplicarse a sí mismo. Dicho ARN autorreplicante podría pasar material genético de generación en generación, cumplir con los criterios más básicos para la vida y, potencialmente, pasar por un proceso de evolución. De hecho, algunos investigadores han podido diseñar sintéticamente ribozimas pequeños capaces de autorreplicarse.

La hipótesis de "primero el metabolismo"

¿Cómo pudo ser la apariencia de las células en sus inicios?

En principio, este tipo de compartimento pudo rodear una ribozima autorreplicante o los componentes de una vía metabólica, y formar una célula muy básica. Aunque es intrigante, este tipo de idea no cuenta con el respaldo de pruebas experimentales, es decir, ningún experimento ha podido generar espontáneamente una célula autorreplicante a partir de componentes abióticos (no vivos).

Otra posibilidad: moléculas orgánicas del espacio exterior

Las moléculas orgánicas pudieron formarse espontáneamente a partir de las inorgánicas en la Tierra en sus inicios, à la Miller-Urey. Sin embargo, ¿pudieron también llegar desde el espacio?

Lo más importante es que en varios meteoritos se han encontrado compuestos orgánicos (derivados del espacio, no de la Tierra). Un meteorito, ALH84001, que vino de Marte contenía moléculas orgánicas con varias estructuras en anillo. Otro meteorito, el Murchison, portaba bases nitrogenadas (como las que se encuentran en el ADN y ARN), así como una amplia variedad de aminoácidos.

El origen de la vida en nuestro planeta es un tema muy complejo y fascinante. Sabemos aproximadamente cuándo comenzó, pero el cómo sigue siendo un misterio.

Miller, Urey y otros demostraron que las moléculas inorgánicas simples podrían combinarse para formar las unidades estructurales orgánicas necesarias para la vida tal como la conocemos.

Una vez formadas, estas unidades estructurales pudieron juntarse para formar polímeros, como las proteínas o ARN.

Muchos científicos están a favor de la hipótesis del mundo del ARN, no del ADN, la cual indica que el ARN fue la primera molécula genética de la vida en la Tierra. Otras ideas incluyen la hipótesis del mundo antes del ARN y la hipótesis de primero el metabolismo.

Los compuestos orgánicos pudieron llegar a la Tierra en meteoritos y otros objetos celestes.

Estas no son las únicas ideas científicas acerca de cómo la vida pudo haberse originado y ninguna es concluyente. Hay que mantenerse atento a medida que surge nueva información y se proponen nuevas ideas científicas sobre el origen de la vida.

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Hipótesis sobre el origen de la vida (artículo) | Khan Academy

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Evaluación científica a las teorías del origen de la vida e inclusión delmodelo bíblico como una explicación alternativa 

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Evaluación científica a las teorías del origen de la vida e inclusión delmodelo bíblico como una explicación alternativa 

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Origen de la Tierra HD - Documental Completo 2016