química prebiótica

El hígado es una orquesta en la que cada célula toca su parte siguiendo una partitura común. En machos y hembras las partituras son distintas: en los primeros suenan más fuerte los genes que se encargan de neutralizar sustancias extrañas y hormonas esteroideas; en las segundas, los genes del metabolismo de las grasas y de los ácidos biliares.

Una gota de sangre secada en papel de filtro no solo guarda células: también conserva un registro de lo que le ha ido ocurriendo al organismo en los últimos meses. Ese registro no está en los genes, sino sobre los genes: las marcas químicas que las células cuelgan del ADN cambian con la comida, el estrés, las enfermedades y la edad.

Una proteína en la célula no permanece inmóvil, como un maniquí en un escaparate. Sus átomos tiemblan, se estiran y se doblan constantemente, como una cuerda de guitarra tensa que sigue sonando después de que la rozas con el dedo. Para entender cómo funciona una proteína, hay que saber con qué firmeza cada parte se aferra a sus vecinas.

La vida comienza con una burbuja. En un charco cálido de la Tierra antigua, las moléculas de grasa pudieron agruparse en esferas diminutas: los prototipos de las células. Dentro de una de esas esferas, por casualidad, había un polímero que aceleraba la captura de nuevas grasas del agua circundante.

En las oscuras nubes interestelares donde nacen nuevas estrellas, la química comienza con una partícula diminuta: el ion trihidrógeno (H₃⁺). Choca con otros átomos y desencadena una cascada de reacciones que construyen moléculas cada vez más complejas. Durante mucho tiempo se pensó que la reacción principal que lo produce —la colisión de H₂⁺ con H₂— solo ocurría en la fase gaseosa.

Dentro de cada célula, constantemente hay moléculas que se encuentran y se separan. Algunas parejas se mantienen unidas con fuerza, como un velcro; otras apenas se rozan, como el polen al viento. Son precisamente estos roces fugaces, cuya fuerza de unión es comparable a la disolución de un grano de sal en un vaso de agua, los que controlan muchas señales y decisiones celulares.

Un conjunto de jazz: al principio, una cacofonía de notas aleatorias. Y luego, un riff pegadizo que suena una y otra vez. Así es también el enigma del origen de la vida, solo que en el idioma de la química.

En las profundidades negras del cosmos, en la superficie de diminutas partículas de hielo, tiene lugar una construcción silenciosa. Allí, donde la temperatura cae casi hasta el cero absoluto y la radiación es intensa, el aminoácido glicina (el ladrillo proteico más simple) se une consigo mismo.

La velocidad de 7,5 kilómetros por segundo es una línea divisoria: a partir de ella, una colisión cósmica convierte los granos de polvo en un reactor químico. En el medio interestelar pululan diminutos granos de polvo cósmico — herencia de estrellas moribundas.

Erwin Schrödinger reflexionó sobre cómo la vida mantiene el orden a pesar de la segunda ley de la termodinámica. Ni siquiera podía imaginar que parte de la respuesta se oculta en la inestabilidad de las estrellas gigantes.

Imagina un vagón de metro abarrotado en hora punta. Los pasajeros no solo están de pie: respiran, desprenden humedad, se abren paso hacia las salidas y a veces se quedan atascados en las puertas, bloqueando el flujo. Ahora imagina que esos pasajeros pudieran remodelar las paredes del vagón, añadir barras de agarre o convertir el suelo en gel.

Buscar vida más allá de la Tierra es como sintonizar una vieja radio: escuchamos el susurro químico de las atmósferas de exoplanetas lejanos, tratando de captar señales de actividad biológica.

Al explorar lejanos exoplanetas, los científicos buscan rastros de vida —por ejemplo, agua y carbono— y rastros de tecnología: señales de radio, megaestructuras. Pero entre estas pistas hay un gran vacío. Si la inteligencia no creó máquinas o estas desaparecieron, no la notaremos.

La ecuación de Drake es un intento de adivinar el número de civilizaciones inteligentes en nuestra Galaxia. Es como contar los pasteles terminados en una panadería sin nombre: conocemos los hornos-estrellas, las bandejas-planetas y el tiempo de cocción. Pero, ¿se añadieron huevos a la masa?

Todo comenzó no con el vacío, sino con un océano de plasma hirviendo. En este caldo primigenio, las ondas sonoras corrían a través de la materia ardiente, chocaban y la compactaban. A veces, un grumo se volvía tan denso que la luz ya no podía escapar, y directamente del gas incandescente nacía un agujero negro primordial.

La galaxia NGC 1277 se parece a un libro antiguo que nadie ha abierto en miles de millones de años. Se formó rápidamente, en los albores del universo, y desde entonces apenas ha cambiado: no ha chocado con sus vecinas ni ha acumulado nuevas capas.

En el corazón de la Vía Láctea, en la nube G+0.693, los astrónomos captaron una señal dulce: líneas de emisión de eritrulosa, un azúcar simple con cuatro átomos de carbono y cuatro de oxígeno.

En un parque urbano, los árboles crecen más rápido que en un bosque profundo. No porque el suelo sea mejor, sino porque aquí chocan más a menudo sus ramas e intercambian semillas. Algo parecido hacen las galaxias en el protocúmulo de la Telaraña: un enorme cúmulo de materia que, dentro de miles de millones de años, se convertirá en un cúmulo maduro.

A partir de carbono, nitrógeno, oxígeno y azufre se pueden formar 10⁶⁰ moléculas pequeñas distintas: un 1 seguido de 60 ceros, más que estrellas en el universo observable. La vida solo utiliza una diminuta parte de este menú, pero no de cualquier manera.

Idea del origen extraterrestre de la vida ha inquietado las mentes durante mucho tiempo. Fred Hoyle pensaba que las bacterias viajan entre las estrellas. Un nuevo trabajo probó una ruta similar, pero más cercana: de Marte a la Tierra.

La búsqueda de vida extraterrestre es como una investigación detectivesca: a partir de pistas diminutas hay que distinguir rastros de vida de huellas aleatorias de la naturaleza inerte. En la luna Encelado de Saturno, los detectives tienen suerte: de grietas en la corteza helada brotan géiseres que expulsan agua del océano subterráneo directamente al espacio.

La luz de un planeta lejano, descompuesta en colores, de repente da un salto brusco en el límite entre el rojo y el infrarrojo invisible, como si alguien accionara un interruptor.

Durante casi medio siglo, los astrónomos han buscado deliberadamente en el medio interestelar la glicina, el aminoácido más simple y uno de los bloques fundamentales de las proteínas.

En el agua dulce de los lagos, las cianobacterias Microcystis a menudo causan floraciones tóxicas. Se agrupan en colonias: esferas elásticas, similares a una gelatina densa. Las células están pegadas por una sustancia especial a base de carbono, que actúa como un potente pegamento natural.

Tres artesanos trabajan en el mismo taller. El primero intenta averiguar si diminutos relojes de arena están incrustados en la maquinaria de la propia naturaleza. El segundo acopla un puntero láser al microscopio para ver detalles invisibles al ojo desnudo. El tercero, en cambio, toma hebras vivas y las teje con cuidado en frágiles circuitos cuánticos.

Largos filamentos proteicos, sus enredos y contactos aleatorios: así se explicaba habitualmente el nacimiento de las gotas celulares. Estos orgánulos sin membrana, donde ocurren reacciones importantes, se asemejan a gotas de aceite en agua: surgen solos cuando las moléculas se separan en fases.

Una olla de agua está en el fuego. La temperatura baja: un grado sobre cero, cero, un grado bajo cero — el agua sigue líquida. Pero en cierto momento, un leve soplo basta para que toda la masa se congele al instante en hielo. A esos saltos los físicos los llaman transiciones de fase.

Titán es un mundo frío con lagos de metano y una densa atmósfera anaranjada. Pero bajo la corteza de hielo podrían ocultarse charcos cálidos formados tras impactos de meteoritos. En un charco así, como en un matraz químico del tamaño del cráter Selk, se mezclan gases simples del aire: ácido cianhídrico y acetileno.

Una estrella hereda la composición química de la nube de gas, como un niño los genes de sus padres. Los astrónomos han convertido esto en un método: según la proporción de carbono y otros elementos, medida con espectroscopía (la descomposición de la luz en colores), construyen árboles genealógicos de las estrellas de la…

Las levaduras están atrapadas en un gel transparente, como pasas en una gelatina. No se mueven por sí solas, pero pronto empiezan a ascender. El secreto está en su propia «gaseosa». Durante la fermentación, las levaduras liberan dióxido de carbono. En un medio denso, el gas no se escapa, sino que se acumula hasta formar burbujas.

Un detective químico busca vida en otros planetas. Su herramienta es un espectrómetro de masas, que identifica moléculas por su peso (el mismo aparato que usan los criminólogos terrestres para analizar pruebas).

Los radiotelescopios captaron la radiación del objeto celeste G358.93-0.03 MM1, un caliente capullo dentro del cual se enciende una estrella masiva. En ese resplandor se detectaron líneas de glicolamida, una delicada molécula de carbono.

Ecuaciones simples que describen los ciclos de zorros y conejos se han aplicado a bacterias en exoplanetas distantes, como K2-18 b. Estos mundos albergan océanos profundos bajo densas atmósferas de hidrógeno.

En los albores de la Tierra, hace unos cuatro mil millones de años, el planeta era un lugar hostil: un sol tenue, frecuentes impactos de asteroides, aire sin oxígeno. En tales condiciones, los primeros pasos de la vida parecen casi imposibles.

En su juventud, nuestro sol irradiaba aproximadamente un 30% menos de energía que hoy; esta paradoja del sol joven débil ha inquietado durante mucho tiempo a los planetólogos: con tal déficit de calor, los océanos terrestres deberían haberse congelado, pero las evidencias geológicas indican lo contrario.

Antes, los modelos generativos para el descubrimiento de fármacos funcionaban como un artista que pinta sin elegir el lienzo. Se entrenaban con moléculas existentes y simplemente generaban otras similares, sin considerar cómo está organizado el propio espacio de compuestos posibles.

Cuando una estrella joven expulsa chorros de gas, estos chocan contra la nube circundante como un puño contra un cojín. En el punto del impacto, el gas se comprime y se calienta: se forma una onda de choque. En esta zona caliente, los átomos y las moléculas simples chocan y se ensamblan en compuestos más grandes, llamados moléculas orgánicas complejas.

Hace 4 mil millones de años, la joven Tierra era bombardeada sin piedad por meteoritos, dejando cráteres. Las lluvias los llenaban de agua, formando pequeños estanques donde se acumulaban burbujas lipídicas.

En las oscuras y frías nubes donde apenas comienzan a formarse las estrellas, los granos de polvo se visten con abrigos de hielo. Ese hielo no es solo agua congelada: contiene dióxido de carbono, metanol, amoníaco y otras moléculas disueltas.

El hielo de un cometa se estrella contra la joven Tierra. La presión en el punto de impacto es como si seis portaaviones se apoyaran sobre la uña del pulgar. En el laboratorio, estas condiciones se reproducen comprimiendo una diminuta muestra entre dos yunques que giran en direcciones opuestas.