El asteroide Ryugu y el origen de la vida
El 8 de diciembre de 2020 fue un día de júbilo en Sagamihara (Kanagawa, Japón). Ese día llegaba al campus de la JAXA (Japanese Aerospace Exploration Agency) la cápsula de retorno con muestras del asteroide (162173) Ryugu, recogidas por la sonda de la misión Hayabusa 2.
No solo era un gran éxito para la tecnología de la exploración espacial. Además, ponía a disposición de los científicos muestras tomadas directamente de la superficie de un asteroide en el espacio, estériles, sin alteraciones ni contaminación.
Esa es la diferencia con las muestras de meteoritos, que sufrieron el impacto en la Tierra y la exposición al ambiente (y a la manipulación por muchas personas). El entusiasmo estaba justificado también por parte de quienes estudiamos el origen de la vida y que nos preguntamos qué sorpresas alberga Ryugu al respecto.
Esta pregunta ha comenzado a tener respuesta, pues se publicaron los primeros análisis de compuestos orgánicos en las muestras de Ryugu. Y no decepcionan.
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Aclaremos que no dan evidencias de que la vida llegara a la Tierra a bordo de meteoritos (panspermia). Tampoco nos ayudan (de momento) a entender mejor cómo fue su origen, ni prueban que los impactos de meteoritos fueran necesarios para ello. Pero los resultados publicados son una buena noticia para quienes tratan de entender la química prebiótica. Es decir, los procesos químicos que tuvieron lugar antes de que existiera la vida.
¿Por qué es interesante el asteroide Ryugu?
Una de las claves es el carbono. Ryugu es un asteoride del tipo C, rico en carbono y compuestos orgánicos. Estos objetos son abundantes en el cinturón de asteorides, una región situada entre Marte y Júpiter donde se encuentra, entre otros, el planeta enano Ceres.
Se piensa que los meteoritos del tipo condrita carbonácea, como los famosos meteoritos de Allende y Murchison, son fragmentos de asteroides tipo C. Estos asteroides se cuentan entre los objetos más antiguos del Sistema Solar.
La materia carbonosa que contienen es el resultado de un largo proceso químico, que se desarrolló desde la formación de materia orgánica en la nube molecular y la nebulosa protosolar, hasta la acreción de protoplanetas y la exposición del asteroide a millones de años de radiaciones cósmicas.
Las muestras recogidas en el asteroide Ryugu nos dan pistas de los compuestos orgánicos que se formaron y acumularon en los objetos del Sistema Solar y de su evolución. Además, nos informan acerca de los precursores químicos de los que dispuso la Tierra primitiva en la época prebiótica, a partir de los cuales, gracias al agua, ambiente y geología terrestres, pudo surgir la vida tras una compleja red de procesos químicos que llamamos evolución química.
Muestras de la superficie de Ryugu, tras su apertura en el laboratorio. / JAXA
Los compuestos orgánicos del asteroide Ryugu
Las muestras del asteroide Ryugu analizadas contienen un 3,7 % de carbono. La mayor parte se encuentra en forma de un material no muy diferente al carbón. Pero también contiene carbono en forma de moléculas orgánicas que, por acción del agua, liberan aminoácidos, identificándose la glicina, alanina, beta-alanina y alfa-aminobutirato. En general, los compuestos identificados no sorprenden, y ahí precisamente radica su importancia.
Los aminoácidos son los componentes de las proteínas de los seres vivos, por lo que su presencia en el espacio siempre ha sido sugerente. El primer experimento realizado con el objetivo de entender cómo surgieron las primeras proteínas lo realizó el bioquímico alemán Walter Löb en 1913. En él, obtuvo abundante glicina mediante descargas eléctricas en una atmósfera primitiva simulada. Desde entonces sabemos que los aminoácidos se forman con facilidad a partir de gases simples. Por ello, pensamos que eran abundantes en el inventario químico del Sistema Solar.
En su célebre experimento de 1953, Stanley Miller identificó glicina, alanina, beta-alanina y alfa-aminobutirato en la mezcla orgánica que obtuvo. ¿Casualidad? No, pues los procesos químicos que dan lugar a la formación de aminoácidos son, posiblemente, robustos y universales.
En el camino hacia la vida en un planeta (como ocurrió en la Tierra y pudo pasar en Marte) es probable que se parta de un inventario químico similar, con aminoácidos y otros compuestos que conocemos bien. El asteroide Ryugu nos aporta una valiosa muestra de ese inventario.
El rudimentario análisis de Stanley Miller en 1953, que muestra la presencia en su icónico experimento de glicina, alanina, beta-alanina y alfa-aminobutirato, en forma de manchas oscuras en un soporte de papel. Estos aminoácidos son también componentes significativos en el asteroide Ryugu. Miller, S. L. (1953). A Production of Amino Acids Under Possible Primitive Earth Conditions. Science, 117(3046), 528–529.
Puede que las reglas de la química limiten los posibles exotismos y no sería sorprendente que estructuras proteicas similares a las que conocemos sean una característica universal. Las bioquímicas potenciales no son una cuestión de combinaciones o azar. Las reglas de la química se aplican no solo al inventario de precursores, como el que muestra Ryugu.
En la evolución química hacia la vida tienen lugar procesos de selección molecular y compresión combinatoria que van a limitar la variedad de las composiciones y estructuras. Por ejemplo, dado un número de aminoácidos de partida, no surgen al azar proteínas de entre las estadísticamente posibles, sino que hay reglas que dirigen las estructuras resultantes. Si sumamos la universalidad de los precursores a las reglas de la evolución química, es posible que el día que la Humanidad descubra vida extraterrestre reconozcamos similitudes en su intimidad molecular.
El asteroide Ryugu dice que el esfuerzo realizado durante un siglo de química prebiótica tiene sentido. Muestra que, desde el laboratorio, podemos predecir la química de los objetos celestes. Poco a poco nos vamos acercando a la formulación de una teoría de la evolución química, que formará el primer (o el último) capítulo de los libros de Bioquímica.
