Científicos encuentran bloques de construcción faltantes de ADN en meteoritos

Crédito: Pixabay.

El ARN y el ADN, los planos de la vida, se basan en solo cinco componentes básicos, conocidos como nucleótidos. Esta estrecha selección de nucleobases puede ser el resultado de múltiples etapas extenuantes de presión de selección hace miles de millones de años durante el entorno caótico de la Tierra primitiva, muy probablemente en respiraderos hidrotermales en las profundidades del océano y en pequeños estanques cálidos. Otra posibilidad es que estos nucleótidos, o al menos algunos de ellos, hayan sido sembrados desde el espacio exterior y llevados a la Tierra por meteoritos donde eventualmente se sintetizarían en polímeros de ARN.

Sin embargo, no todas las nucleobases de pirimidina esenciales, que incluyen citosina, uracilo y timina, se han encontrado en muestras de meteoritos. Esto ha causado bastante frustración ya que los experimentos de laboratorio que simularon las condiciones interestelares encontraron evidencia de que estas nucleobases podrían formarse. Anteriormente, solo se habían identificado hasta ahora nucleobases de purina (guanina y adenina) y uracilo.

En un nuevo estudio, investigadores de la Universidad de Hokkaido en Japón informan que encontraron las pirimidinas faltantes en tres meteoritos ricos en carbono utilizando técnicas analíticas de última generación, que son sensibles a partes por billón (ppt).

Varias clases de moléculas orgánicas como aminoácidos, hidrocarburos y ácidos carboxílicos han sido identificadas hasta ahora [en meteoritos]. Por ejemplo, se han identificado casi 100 tipos de aminoácidos. Por otro lado, la detección de nucleobases no fue tan común en los meteoritos, habiéndose identificado solo ocho moléculas (siete purinas y una pirimidina). Por otro lado, en experimentos de laboratorio bajo condiciones en ambientes extraterrestres como el medio interestelar y las nebulosas solares, se ha reportado que bajo esas condiciones se pueden producir nucleobases. Entonces, me preguntaba por qué las nucleobases no se encuentran [fácilmente] en los meteoritos. El Dr. Yasuhiro Oba, el autor principal del nuevo estudio, le dijo a ZME Science.

Las moléculas primordiales de la vida.

Los científicos detectaron las primeras nucleobases, incluidas la adenina y la guanina, dentro de meteoritos en la década de 1960. Pero después de algunos descubrimientos prometedores, el progreso se vio interrumpido. Parecía que a pesar de sus mejores esfuerzos, los científicos no pudieron encontrar todas las bases nitrogenadas pertenecientes a ambas clases (pirimidinas y purinas).

Pero esto cambió recientemente gracias a los avances en las técnicas analíticas que han permitido a los científicos detectar moléculas presentes en cantidades diminutas, en concentraciones varios órdenes de magnitud más bajas que las detectadas anteriormente.

Cuando analicé la muestra usando HPLC/ESI/HRMS por primera vez, estaba confundido y me preguntaba si solo analizaba una mezcla de reactivos químicos estándar, ya que se observaron varios picos en la pantalla. Pronto descubrí que este era el resultado real del análisis de las nucleobases de meteoritos, ya que el número de picos era mucho mayor que [sería solo para] los reactivos químicos que preparé para el análisis de las nucleobases de meteoritos. Por lo tanto, me di cuenta de que las nucleobases también muestran una gran diversidad en los meteoritos, como es el caso de otros compuestos como los aminoácidos y los hidrocarburos, dijo Oba.

Hace miles de millones de años, durante la llamada Tierra Hadeana, la atmósfera era muy diferente a la que respiramos hoy. En ese momento, probablemente era una atmósfera reductora de dióxido de carbono, metano, amoníaco y otros gases que serían tóxicos para la mayoría de la vida en nuestro planeta hoy. Durante este tiempo, la entrada de meteoritos fue mucho mayor que en la actualidad. Mientras golpeaban nuestro planeta, estos meteoritos pueden haber entregado pares de nitrógeno que son esenciales para el surgimiento de propiedades genéticas y las primeras formas de vida basadas en ARN.

Dado que los compuestos que detectaron se encontraron en concentraciones similares a las predichas por los experimentos de laboratorio, los investigadores japoneses concluyen que estas nucleobases primordiales pueden haber sido creadas parcialmente por reacciones fotoquímicas en los medios interestelares. Luego, las moléculas fueron incorporadas por asteroides, que las llevaron a cuestas a través del sistema solar y finalmente llegaron a la Tierra como meteoritos.

Pero todavía es demasiado pronto para pintar una imagen definitiva de cómo comenzó la vida en la Tierra y cómo llegó allí. Hace casi ocho años, la Agencia Espacial de Japón lanzó la nave espacial Hayabusa2 en una maravilla técnica de una misión para encontrarse con un asteroide, perforar su superficie y regresar a la Tierra con una muestra. Esta audaz misión fue todo un éxito, con una cápsula de retorno de muestras que aterrizó en Australia a fines de 2020. Su carga útil de roca espacial prístina ayudará a los científicos a comprender los primeros días de nuestro sistema solar, arrojará luz sobre los misteriosos orígenes de los meteoritos e incluso puede proporcionar pistas sobre el surgimiento de la vida en la Tierra.

Dado que nuestro equipo pertenece a las misiones de retorno de muestras de asteroides Hayabusa2 y OSIRIS-REx, nuestro próximo objetivo será la detección de nucleobases y sus moléculas relacionadas en tales muestras de retorno de asteroides, dijo Oba.

Los hallazgos aparecieron en la revista Nature Communications .

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