Antes de que la vida pudiera comenzar en la Tierra, era necesario que ocurriera una serie de procesos de química física. Según un nuevo estudio, las cualidades geoquímicas de las interfaces agua-aire encontradas dentro de pequeños poros de roca hicieron posible esta evolución química «prebiótica».
A través de una serie de experimentos de laboratorio, un grupo de científicos en Alemania detallaron las cualidades físicas y químicas que se encuentran entre las interfaces agua-aire ubicadas dentro de los poros que pueblan las rocas volcánicas. Los investigadores descubrieron que las burbujas llenas de gas formadas dentro de estos pequeños espacios producen una combinación única de efectos físicos y químicos.
Antes de que las primeras células pudieran ensamblarse, las primeras moléculas informativas, capaces de replicarse, necesitaban organizarse. Los autores del mas reciente estudio determinaron que las cualidades únicas de los poros de las rocas volcánicas podrían haber acelerado este proceso organizacional.
En su nuevo artículo, publicado el lunes en la revista Nature Chemistry, los científicos describieron los efectos de pequeñas burbujas en las reacciones químicas. Cuando existe una diferencia de temperatura en una burbuja, el agua generalmente se evapora en el lado más cálido y se condensa en el lado más frío.
«En principio, este proceso puede repetirse hasta el infinito, ya que el agua realiza ciclos continuos entre la fase gaseosa y la líquida», dijo en un comunicado de prensa Dieter Braun, profesor de biofísica de sistemas en la Universidad Ludwig Maximilian de Munich.
El fenómeno da como resultado la rápida acumulación de moléculas en el lado cálido de la burbuja. Para comprender mejor el fenómeno y los mecanismos químicos subyacentes, los investigadores observaron las tasas de reacción química en una variedad de circunstancias.
Los científicos descubrieron que el mecanismo es sorprendentemente robusto, capaz de producir incluso grandes concentraciones de moléculas pequeñas en el lado cálido de la burbuja.
«Luego probamos una amplia gama de procesos físicos y químicos, que deben haber desempeñado un papel central en el origen de la vida, y todos ellos se aceleraron notablemente o fueron posibles en las condiciones que prevalecen en la interfaz aire-agua», dijo el aspirante a doctor de la LMU Matthias Morasch.
El nuevo estudio basado en investigaciones previas de científicos de la LMU que mostró que los procesos fisicoquímicos que estimulan la formación de polímeros son alentados por las condiciones encontradas dentro de las interfaces líquido-gas.
Durante la fase más reciente de los experimentos, los científicos descubrieron que cuando suministraban a la interfaz el suministro adecuado de productos químicos, las moléculas podían acumularse a altas concentraciones dentro de las membranas lipídicas.
«Las vesículas producidas de esta manera no son perfectas», dijo Morasch. «Sin embargo, el hallazgo sugiere cómo podrían haberse formado las primeras protoceldas rudimentarias y sus membranas externas».
Según los autores del estudio, sus hallazgos complementan los de otro estudio que mostró que las diferencias de temperatura dentro de los entornos acuosos pueden acelerar las tasas de reacción química y la concentración de moléculas.
«Nuestro modelo explicativo permite combinar ambos efectos, lo que mejoraría el efecto de concentración y, por lo tanto, aumentaría la eficiencia de los procesos prebióticos», dijo Braun finalmente.
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