Químicos de la Universidad de Purdue han descubierto un mecanismo para que ocurran reacciones de formación de péptidos en el agua, algo que ha desconcertado a los científicos durante décadas.
«Esta es esencialmente la química detrás del origen de la vida», dijo Graham Cooks, profesor distinguido de química analítica Henry Bohn Hass en la Facultad de Ciencias de Purdue. «Esta es la primera demostración de que las moléculas primordiales, aminoácidos simples, forman péptidos de forma espontánea, los componentes básicos de la vida, en gotas de agua pura. Este es un descubrimiento espectacular».
Esta química basada en el agua, que conduce a las proteínas y, por lo tanto, a la vida en la Tierra, también podría conducir al desarrollo más rápido de medicamentos para tratar las enfermedades más debilitantes de la humanidad. El descubrimiento del equipo fue publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
Durante décadas, los científicos han teorizado que la vida en la Tierra comenzó en los océanos. La química, sin embargo, seguía siendo un enigma. Los aminoácidos crudos, algo que los meteoritos entregaron diariamente a la Tierra primitiva, pueden reaccionar y unirse para formar péptidos, los componentes básicos de las proteínas y, finalmente, la vida. Sorprendentemente, el proceso requiere la pérdida de una molécula de agua, lo que parece muy poco probable en un ambiente húmedo, acuoso u oceánico. Para que se formara la vida, necesitaba agua. Pero también necesitaba espacio lejos del agua.
Cooks, un experto en espectrometría de masas y química de la Tierra primitiva, y su equipo han descubierto la respuesta al acertijo: «El agua no está mojada en todas partes». En los márgenes, donde la gota de agua se encuentra con la atmósfera, pueden tener lugar reacciones increíblemente rápidas que transforman los aminoácidos abióticos en los componentes básicos de la vida. Los lugares donde el rocío del mar vuela por el aire y las olas golpean la tierra, o donde el agua dulce brota por una pendiente, eran paisajes fértiles para la evolución potencial de la vida.
Los químicos han pasado más de 10 años usando espectrómetros de masas para estudiar reacciones químicas en gotas que contienen agua.
«Las velocidades de reacción en las gotas son entre cien y un millón de veces más rápidas que las mismas sustancias químicas que reaccionan en una solución a granel», dijo Cooks en un comunicado.
Las velocidades de estas reacciones hacen que los catalizadores sean innecesarios, acelerando las reacciones y, en el caso de la química de la Tierra primitiva, haciendo posible la evolución de la vida. Comprender cómo funciona este proceso ha sido el objetivo de décadas de investigación científica. El secreto de cómo surgió la vida en la Tierra puede ayudar a los científicos a comprender por qué sucedió e informar la búsqueda de vida en otros planetas, o incluso en las lunas.
Comprender cómo los aminoácidos se convirtieron en proteínas y, finalmente, en formas de vida revoluciona la comprensión de los científicos sobre la síntesis química. Esa misma química ahora podría ayudar a los químicos sintéticos a acelerar las reacciones críticas para descubrir y desarrollar nuevos medicamentos y tratamientos terapéuticos para enfermedades.
«Si caminas por un campus académico por la noche, los edificios con las luces encendidas son donde trabajan los químicos sintéticos», dijo Cooks. «Sus experimentos son tan lentos que se ejecutan durante días o semanas. Esto no es necesario, y utilizando la química de gotas, hemos construido un aparato, que se está utilizando en Purdue ahora, para acelerar la síntesis de nuevos productos químicos. y posibles nuevos medicamentos».
