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El origen de la vida pudo estar cerca de las estrellas

Recrean las condiciones en que pudieron surgir los anillos de carbono nitrogenados precursores del ADN


Científicos de Estados Unidos han recreado las condiciones de los puntos calientes cercanos a las estrellas, demostrando que las moléculas precursoras del ADN se pueden formar allí. Se trata de anillos de carbono con nitrógeno integrado, componentes de las nucleobases, que son los bloques de construcción de la doble hélice del ADN.





Imagen compuesta de una energética explosión estelar recogida por el telescopio Hubble en marzo de 1997. Fuente: NASA.
Imagen compuesta de una energética explosión estelar recogida por el telescopio Hubble en marzo de 1997. Fuente: NASA.
El ADN es sinónimo de vida, pero ¿dónde se originó? Una forma de responder a esta pregunta es tratar de recrear las condiciones que formaron los precursores moleculares de ADN.

Estos precursores son estructuras de anillo de carbono con átomos de nitrógeno integrados, componentes claves de las nucleobases, que a su vez son bloques de construcción de la doble hélice.

Ahora, investigadores del Lawrence Berkeley Lab del Departamento de Energía estadounidense (Berkeley Lab, California) y de la Universidad de Hawai en Manoa han demostrado por primera vez que los puntos calientes cósmicos, como los que están cerca de las estrellas, podrían ser excelentes entornos para la creación de estos anillos moleculares que contienen nitrógeno.

En un nuevo artículo en la revista Astrophysical Journal, el equipo describe el experimento en el que se recrean las condiciones alrededor de estrellas moribundas, ricas en carbono, para encontrar vías de formación de estas importantes moléculas.

"Esta es la primera vez que alguien observa una reacción caliente como esta", dice Musahid Ahmed, científico de la División de Ciencias Químicas del Berkeley Lab, en la nota de prensa de éste. No es fácil para los átomos de carbono formar anillos que contengan nitrógeno, dice. Pero este nuevo trabajo demuestra la posibilidad de una reacción en fase gaseosa caliente, lo que Ahmed llama la "barbacoa cósmica".

Telescopios

Durante décadas, los astrónomos han orientado sus telescopios en el espacio en busca de firmas de estos anillos de carbono dobles nitrogenados llamados quinolina, explica Ahmed. Se han centrado sobre todo en el espacio entre las estrellas, llamado medio interestelar.

Si bien el entorno estelar se ha considerado un candidato probable para la formación de estructuras de anillo de carbono, nadie había pasado mucho tiempo buscando allí anillos de carbono que contuvieran nitrógeno.

Para recrear las condiciones de cerca de una estrella, Ahmed y su equipo se dirigieron a la Fuente Avanzada de Luz (FAL), una instalación del Berkeley Lab.

Simulando presiones y temperaturas

En la FAL, los investigadores utilizaron un dispositivo llamado boquilla caliente, utilizado anteriormente para confirmar con éxito la formación de hollín durante la combustión.

En el presente estudio la boquilla caliente se utilizó para simular las presiones y temperaturas en ambientes estelares de estrellas ricas en carbono. En ella, los investigadores inyectaron un gas hecho de una molécula de carbono de anillo simple que contenía nitrógeno y dos moléculas cortas de carbono-hidrógeno llamadas acetileno.

Luego, utilizando la radiación de sincrotrón de la FAL, el equipo sondeó el gas caliente para ver qué moléculas se formaban. Encontraron que la boquilla de 700 grados Kelvin (427 Celsius) transformaba el gas inicial en uno hecho de moléculas en anillo que contenían nitrógeno llamadas quinolina e isoquinolina, considerado el siguiente paso en términos de complejidad.

Barrera de energía

"Hay una barrera de energía para que esta reacción se lleve a cabo, y se puede superar esa barrera cerca de una estrella o en nuestra configuración experimental", explica Ahmed. "Esto sugiere que ya podemos empezar a buscar estas moléculas alrededor de las estrellas."

Estos experimentos proporcionan pruebas convincentes de que las moléculas clave quinolina e isoquinolina se pueden sintetizar en estos ambientes calientes y luego ser expulsadas ​con el viento estelar al medio interestelar, el espacio entre las estrellas, dice Kaiser.

"Una vez expulsadas al espacio, en nubes moleculares frías, estas moléculas pueden entonces condensarse en nanopartículas interestelares frías, donde pueden ser procesadas y funcionalizadas", añade. "Estos procesos podrían conducir a moléculas más complejas y biorrelevantes como las nucleobases, de crucial importancia en la formación de ADN y ARN."


Jueves, 7 de Mayo 2015
Berkeley Lab/T21
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