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ASTROBIOLOGÍA

Un triturador de moléculas

Los rayos cósmicos desintegran el ácido fórmico, el aspirante a precursor de compuestos biológicos

abiuro-formol_222ABIUROEl ácido fórmico, que abunda en las regiones del espacio donde se forman las estrellas, en cometas y en cuerpos celestes pequeños del sistema solar, es considerado como un posible precursor de las moléculas esenciales para la vida. Físicos y biólogos creen que, cuando interactúa con fuentes de nitrógeno, como en el caso de la molécula de amoníaco, puede colaborar para la formación de glicina, el más simple de los aminoácidos y uno de los compuestos químicos que forman las proteínas, constituyentes de todos los seres vivos. Pero nadie sabe con certeza si la molécula de ácido fórmico sobreviviría en el espacio el tiempo suficiente como para combinarse con fuentes de nitrógeno y formar aminoácidos. Si se hallara desprotegida, parece que no: un estudio llevado a cabo por investigadores brasileños en colaboración con franceses y publicado este año en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society indica que el ácido fórmico no resiste a la acción directa de los rayos cósmicos. En test que simularon las condiciones presentes en el espacio, el ácido fórmico fue degradado en agua (H2O), monóxido de carbono (CO) y dióxido de carbono (CO2). Pero más allá de la importancia de la ausencia de moléculas mayores, el experimento indica que, en esas condiciones, ese ácido no subsiste para participar en reacciones con otras sustancias.

El astrofísico Alexandre Bergantini, investigador de la Universidad de Vale do Paraíba (Univap) y principal autor del artículo, relata que el estudio simuló lo que ocurriría si los rayos cósmicos bombardearan, durante un lapso de 2 millones de años y en presencia de agua, a esas pequeñas moléculas depositadas sobre granos de polvo de un tamaño de un micrón, “menores que el menor grano de polvo hallado en la Tierra”, explica el investigador. En el experimento realizado en el Gran Acelerador Nacional de Iones Pesados (Ganil) de la ciudad de Caen, en Francia, Bergantini insertó muestras de ácido fórmico con agua en una cámara de acero inoxidable ‒donde un aparato especial succiona todo el aire en un proceso que puede tardar hasta una semana para generar un ultravacío a bajísimas temperaturas, de alrededor de -260 grados Celsius (ºC)‒ y las bombardeó con iones pesados como los de níquel, que viajan por todo el Universo a altísimas velocidades, simulando la acción de los rayos cósmicos. “Pocos aceleradores de partículas trabajan con iones tan pesados”, explica Bergantini justificando la colaboración que se forjó para el estudio. En Brasil, no habría sido posible la realización de tales experimentos.

El trabajo del grupo de la Univap deriva del famoso experimento realizado por los estadounidenses Stanley Miller y Harold Urey en la década de 1950. En un dispositivo sellado,  los científicos sometieron agua, metano, amoníaco e hidrógeno a descargas eléctricas y, durante días, observaron de qué manera el líquido cambiaba de color, y verificaron el surgimiento de aminoácidos tales como la glicina, por ejemplo, entre otros compuestos orgánicos. Al demostrar que las moléculas que componen la vida surgen de sustancias inorgánicas en condiciones extremas, el experimento dio origen a un campo de la investigación que hoy dispone de recursos con una precisión probablemente inimaginable para Miller y Urey, que mezclaban los elementos en cantidades indeterminadas y observaban, en parte, a simple vista, lo que ocurría. “Nuestros experimentos se llevan a cabo con una o dos moléculas, a escala nanométrica, con ciertas dosis de radiación controladas y medidas con precisión”, explica Bergantini. Luego de producirse las reacciones, la espectrometría permite detectar exactamente cuáles moléculas surgirán y en qué cantidad.

En esa búsqueda por describir la posible trayectoria del ácido fórmico en el espacio, los brasileños obtuvieron resultados en cierto modo sorprendentes. “Creíamos que el agua funcionaría como un escudo; pero, en realidad, propició la destrucción del ácido fórmico”, relata Bergantini. Y ésa sería la condición más frecuente, puesto que el agua está difundida por el espacio. Pero la degradación del ácido fórmico puede que no sea tan sencilla. Sucede que en las nubes donde mayormente abunda, el ácido fórmico podría hallarse mejor protegido por la materia allí existente y su destrucción no sería tan rápida, lo cual le otorgaría más tiempo para reaccionar con compuestos que contienen nitrógeno, generando moléculas bióticas.

Un laboratorio espacial
Para comprender cómo transcurre la evolución química del Universo que da origen a la vida, el astrónomo Sergio Pilling, quien dirige el doctorado de Bergantini, montó durante el último año el Laboratorio de Astroquímica y Astrobiología (Lasa) en la Univap, en gran medida con financiación de la FAPESP, en el marco del programa Jóvenes Investigadores. “Podemos simular los efectos de los fotones ultravioletas y de los electrones del viento solar en simultáneo, reproduciendo en forma más verosímil algunos fenómenos espaciales”, comenta Pilling. “Incluso es posible alcanzar temperaturas de -263 ºC y simular el efecto de la radiación espacial en muestras con interés aeroespacial y aeronáutico”. El laboratorio también se financia con recursos provenientes del Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq), de la Financiadora de Estudios y Proyectos (Finep) y de la propia Univap.

Otros estudios efectuados en el laboratorio recientemente instalado en São José dos Campos vienen mostrando resultados distintos cuando se expone al ácido fórmico y al ácido acético a la acción de la luz ultravioleta y de los rayos X, simulando la energía emitida por el Sol y por otras fuentes. “Estamos observando la formación de otras moléculas, además de las más obvias, como el CO2”, adelanta Bergantini con respecto a los resultados, aún preliminares.

La Agencia Espacial Estadounidense (Nasa) anunció recientemente que durante los próximos 20 años pretende confirmar si hay vida extraterrestre en el Universo. Pilling coincide con esa perspectiva. “Creo que la humanidad se encuentra muy cerca de descubrirlo”, dice. Mediante las simulaciones efectuadas en el Lasa, el investigador pretende contribuir a esa búsqueda, que también se realiza a partir de análisis de muestras recolectadas por sondas espaciales que se han posado sobre cuerpos celestes, o de material recogido en meteoritos que caen a la Tierra, así como también por medio de las señales detectadas por los radiotelescopios. “Nuestras investigaciones procuran sumar pistas sobre la formación y el origen de la vida, toda vez que simulamos los ambientes espaciales donde se generan moléculas prebióticas tales como aminoácidos y bases nitrogenadas esenciales para la vida tal como la conocemos”.

Proyecto
Síntesis y degradación de especies moleculares prebióticas en simulaciones de atmósferas planetarias, cometas y hielos interestelares (nº 09/18304-0); Modalidad Joven Investigador; Investigador responsable Sergio Pilling (Univap); Inversión R$ 459.004,82 (FAPESP).

Artículo científico
BERGANTINI, A. et al. Processing of formic acid-containing ice by heavy and energetic cosmic ray analogues. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. v. 437, n. 3, p. 2.720-27. 21 ene. 2014.

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