Nuevo hallazgo en meteoritos condríticos sube la apuesta a favor de la vida extraterrestre 

Un entorno acuoso de la Tierra primitiva sometida al influjo continuo de material meteórico, clave en el origen de la vida (Adaptada de una acuarela de J. Trigo Campoy) Author provided

Los meteoritos condríticos, rocas que se formaron mucho antes de que existiera la Tierra, podrían tener un papel fundamental en el origen de la vida en el universo, y apuntan su ubicuidad, incluso en otros cuerpos planetarios de nuestro Sistema Solar.

La excepcionalidad de estos viajeros espaciales inalterados, que impactaron la Tierra, les convierte en objeto de minucioso estudio en múltiples laboratorios del mundo, entre ellos, la Sala Blanca de Meteorítica y Muestras Retornadas del Instituto de Ciencias del Espacio (ICE – CSIC). Nuestros estudios en el ICE-CSIC, junto a los experimentos realizados en sendos trabajos en colaboración con la Universidad Politécnica de Catalunya (UPC) y la Universidad de Tuscia en Italia, han demostrado que las condritas sintetizan compuestos orgánicos complejos. Recientemente, con el fin de investigar la especificidad de los minerales contenidos en esos meteoritos, comprobamos que sintetizan hidrocarburos y alcoholes y que las reacciones producen gran cantidad de dióxido de carbono.

Estos nuevos hallazgos suben la apuesta a favor de la posibilidad de que la llegada de estos materiales catalíticos a planetas en formación facilite el surgimiento de la vida extraterrestre en otros mundos.

Esta vez son hidrocarburos, metanol y dióxido de carbono

Nuestros últimos experimentos, realizados por la joven astrofísica Victoria Cabedo, indican que esos meteoritos, conocidos como condritas, poseen fases minerales reactivas capaces de producir la síntesis de hidrocarburos (metano, etano y etileno), así como alcoholes (metanol y etanol) y también otros oxigenados compuestos, como formaldehído y acetona incluso en condiciones de reacción sin oxígeno.

Las reacciones también producen una gran cantidad de dióxido de carbono. Hemos podido demostrar que la producción de esos compuestos surge de reacciones que ocurren en las superficies de los meteoritos y no como un proceso de desorción de los contenidos orgánicos ya presentes en esos materiales primigenios.

La actividad se asocia principalmente con las fases metálicas, ya que muestran mayor productividad que otras fases minerales que forman los meteoritos.

Tales experimentos fueron precedidos de otros que revelaron que las condritas carbonáceas poseen propiedades catalizadoras sorprendentes y desconocidas en cualquier otra roca: son capaces de sintetizar, en disolución acuosa y en presencia de compuestos de nitrógeno –nosotros usamos formamida–, compuestos orgánicos claves en la química prebiótica. Esto significa que, en las condiciones adecuadas de agua líquida, calor y una atmósfera rica en nitrógeno, la llegada masiva de esos materiales a un planeta consolidado podrían proporcionar los ingredientes necesarios para “cocinar” vida tal y como la conocemos, y no solo en la Tierra.

Rocas decenas de millones de años más antiguas que la Tierra

Las condritas carbonáceas son un apilado de los materiales que formaban el disco protoplanetario: un conjunto en forma toroidal de materiales sólidos que reunía el material alrededor del Sol a partir del cual se formaron los primeros objetos sólidos del Sistema Solar, entre ellos, la Tierra.

Y lo excepcional es que estos meteoritos suelen contener un pequeño porcentaje en masa de carbono (entre un 1% y un 4%). El carbono es la base de la vida porque se encuentra presente en las estructuras biológicas de todos los seres vivos.

Su contenido orgánico fascinó en su día a químicos de la talla del sueco Jöns Jacob Berzelius (1779-1848) que estudió la condrita Alais, un meteorito que impactó la zona de Languedoc-Rosellón, en Francia, o el alemán Friedrich Wöhler (1800-1882) que estudió el meteorito Kaba.

No es contaminación terrestre

La presencia de materia orgánica en las condritas inicialmente fue muy controvertida: muchos pensaron que era el resultado de la contaminación terrestre. La demostración de su origen extraterrestre llegó como consecuencia de la carrera espacial. En el año 1969 la NASA creó salas blancas para estudiar rocas lunares y esto permitió estudiar condritas recién caídas, dos de los meteoritos más famosos, el meteorito Allende, que cayó en la ciudad de México que le da su nombre, y el meteorito Murchison, que cayó en Australia.

Tales caídas fueron estudiadas por uno de mis mentores y, posiblemente, uno de los bioquímicos españoles más ilustres: Joan Oró (1923-2004). Su estudio de la condrita carbonácea Murchison, recuperada de una caída ocurrida en Australia en 1969, incentivó su fascinación por los compuestos orgánicos contenidos en estos meteoritos y demostró su interés astrobiológico.

Hoy en día sabemos que buena parte de los compuestos orgánicos complejos, entre ellos los solubles, surgen de la interacción entre los minerales primigenios incorporados en esos meteoritos con el agua caliente que los empapó en los primeros diez millones de años tras la consolidación de esos asteroides hidratados.

Diagrama esquemático del disco protoplanetario y de un agregado de materiales sólidos con diversos tipos de hielos que representaría las primeras amalgamas de las que surgirían las condritas carbonáceas.
Imagen del autor

Ahora conocemos su papel esencial en el origen de la complejidad orgánica

En nuestros estudios hemos ido un paso más allá. Hemos demostrado las propiedades catalíticas de ciertos minerales contenidos en las condritas carbonáceas. Y esa síntesis de compuestos orgánicos ocurriría por un tipo de reacciones conocidas como Fischer–Tropsch.

Los experimentos previos que realizamos en estrecha colaboración con el equipo italiano de Raffaele Saladino revelaron que los minerales que forman esos meteoritos sintetizan, en disolución acuosa y en presencia de formamida, compuestos orgánicos claves en la química prebiótica, moléculas orgánicas que pudieron estar presentes en la Tierra primitiva y dar origen a las primeras formas de vida.

Estas propiedades catalizadoras no se conocen en otras rocas de la Tierra u otros cuerpos planetarios del Sistema Solar, lo que significa que la llegada de tales meteoritos a la Tierra pudo tener un papel fundamental en el incremento de la complejidad orgánica en pro del origen de la vida.

Esquema sintético de los compuestos orgánicos catalizados por condritas carbonáceas en presencia de agua y formamida (véase el texto para más detalles). Se muestra en el centro GRO 95551 en una foto de NASA (Adaptado de Rotelli et al., 2016)

El origen del primer organismo vivo

Aunque el origen de la vida sigue siendo un misterio, hoy sabemos que los minerales que forman las condritas carbonáceas son capaces de sintetizar ácidos carboxílicos de complejidad creciente, aminoácidos y todas las bases nitrogenadas que conforman el ácido ribonucleico (ARN), precursor del primer organismo vivo: citosina (el bioisostero isocitocina), guanina, adenina y uracilo.

Nuestro trabajo también apunta a la importancia del ciclo de Krebs cuyo papel prebiótico ha sido promulgado para explicar la fijación de óxidos de carbono en la atmósfera primitiva de la Tierra.

Por si fuera poco, entre los productos orgánicos catalizados destaca la aparición de glicina, N-formilglicina y alanina. La evidencia sugiere que surgen en una síntesis a partir de la formamida del tipo Strecker. Por otro lado, a partir de la formilglicina, mediante un proceso denominado formilación, se generarían la urea y la guanidina observadas.

El papel del agua

Ese estudio culminó más de una década de investigación sobre el papel del agua que empapó los cuerpos progenitores de las condritas carbonáceas, estudio que comencé en el Centro de Astrobiología y el Instituto de Geofísica y Física Planetaria (IGPP) de la Universidad de California (UCLA).

Nuestro planeta se formó a altas temperaturas y sus materiales rocosos guardan mayor similitud con las condritas de enstatita y las condritas ordinarias que carecen de agua, debido al calentamiento que les confirió el mayor tamaño de sus asteroides progenitores.

Sin embargo, las condritas carbonáceas suelen representar estadios más primigenios, menos afectados por la alteración térmica ocurrida durante su transformación, algo que afecta más a asteroides de cientos de kilómetros de diámetro.

Esta es la razón por la que sus minerales son más reactivos en presencia de agua dado que sus componentes (silicatos, granos metálicos y sulfuros) preservan las condiciones primordiales en las que condensaron alrededor del Sol. Las condritas, al preservar las condiciones primigenias en su interior, nos traen un valioso mensaje en una botella de procesos que pudieron ser claves en los primeros instantes tras la formación de los planetas rocosos.

Marte, Europa o Encelado pudieron tener condiciones propicias para la vida

En el caso de la Tierra, el calor interno produjo la desgasificación del interior planetario para formar una atmósfera con agua y nitrógeno, componentes claves para producir entornos hidrotermales que, en presencia de ese flujo meteorítico, un caldo orgánico prebiótico en el que pudo surgir la vida.

Pero nuestros trabajos también apuntan a que otros cuerpos planetarios también pudieron albergar ese caldo orgánico primigenio, como Marte, Europa (luna de Júpiter) o Encelado (luna de Saturno). En el caso de Marte, los depósitos orgánicos alrededor del cráter Gale apuntan que ese tipo de entornos hidrotermales pudieron existir durante el Noeico (hace entre 4.100 y 3.700 Ma) y todavía hoy podrían albergar evidencia “fosil” de aquella era.

Así, quizás estemos ante el descubrimiento de los procesos químicos claves en el origen de la complejidad de la materia orgánica en el universo, procesos que han podido producirse o pueden estar produciéndose en otros lugares del cosmos que aún esperan a ser descubiertos.

Josep M. Trigo Rodríguez recibe fondos del proyecto PGC2018-097374-B-I00 que dirige, financiado por la Agencia Estatal de Investigación y el MICIN. Para estos estudios previos fue financiado por otros proyectos con fondos de la AEI/MICIN/FEDER.