Investigadores del Centro de Astrobiología (CAB), CSIC-INTA, muestran que la composición y la abundancia de los minerales pueden condicionar la química del HCN en entornos acuosos, modulando así el equilibrio entre diversidad y selectividad molecular, dos factores esenciales para comprender cómo evolucionaron los primeros sistemas protobiológicos hacia la vida.
Las reacciones de polimerización del HCN se consideran desde hace décadas una de las vías principales para generar algunos de los compuestos orgánicos que precedieron al origen de la vida. Sin embargo, este estudio demuestra que la composición de las mezclas de reacción obtenidas en este tipo de reacciones depende en gran medida del contexto geoquímico en las que tendrían lugar.
Los investigadores comprobaron que algunos minerales, como ciertos silicatos o la alúmina, apenas alteran las rutas de reacción, mientras que minerales ricos en hierro, cobre o carbonatos modifican significativamente la diversidad y la selectividad de las moléculas orgánicas generadas. Además, observaron que un aumento en la abundancia de minerales tiende a reducir la diversidad molecular, poniendo de manifiesto que la identidad y la concentración de los sustratos minerales desempeñan un papel determinante en la evolución de la complejidad química.
«Nuestros resultados muestran que los minerales no actuaban simplemente como superficies pasivas o como catalizadores de la química prebiótica, sino que pudieron orientar las rutas de reacción y, con ello, condicionar la evolución química de la Tierra primitiva», explica Antonio López-García, investigador del Centro de Astrobiología y primer autor del trabajo.
La diversidad molecular amplía el abanico de posibilidades químicas, mientras que la selectividad favorece aquellas rutas capaces de generar compuestos cada vez más funcionales. El estudio demuestra que este delicado equilibrio no depende únicamente de la química del HCN, sino también de la composición y la abundancia de los minerales presentes en el entorno.
La geoquímica modula la evolución química
Para alcanzar estas conclusiones, el equipo simuló en el laboratorio escenarios planetarios prebióticos basados en aerosoles acuosos. Estos microambientes, formados por pequeñas gotas de agua, pueden favorecer una reactividad distinta a las disoluciones convencionales, ya que concentran reactivos y generan interfaces aireagua-mineral especialmente activas.
En este contexto, disoluciones alcalinas de cianuro reaccionaron en presencia de dieciocho minerales diferentes y con distintas concentraciones de cada uno de ellos. Posteriormente, las complejas mezclas de reacción obtenidas fueron analizadas mediante espectroscopía infrarroja, cromatografía líquida, cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas y herramientas estadísticas multivariantes que permitieron comparar el comportamiento global de cientos de señales químicas sin centrarse en compuestos individuales.
El análisis reveló que tanto la composición mineralógica como la carga mineral modifican las rutas de polimerización del cianuro, reorganizando la complejidad química de forma específica para cada ambiente geológico.
«La combinación de diferentes técnicas analíticas y herramientas estadísticas nos ha permitido estudiar la química del HCN como modelo Ctra. de Ajalvir km. 4, 28850 Torrejón de Ardoz, Madrid, España tel.: +34 915202107 www.cab.inta-csic.es de un sistema complejo prebiótico, identificando patrones que pasarían desapercibidos si solo buscáramos moléculas concretas», señala Marta Ruiz Bermejo, investigadora del Centro de Astrobiología y autora de correspondencia del estudio.
Nuevas claves para la habitabilidad planetaria
Los resultados presentan importantes implicaciones para la Astrobiología, ya que muestran que la evolución química previa al origen de la vida debió de estar condicionada por el contexto geoquímico de cada ambiente planetario. Además, el estudio subraya el papel de los aerosoles acuosos como pequeños micro reactores naturales, capaces de concentrar moléculas y favorecer reacciones distintas a las que ocurrirían en grandes masas de agua.
Así, regiones con una composición y abundancia mineral diferentes pudieron seguir trayectorias químicas distintas, generando inventarios moleculares con diferente potencial para evolucionar hacia sistemas cada vez más complejos.
Este trabajo aporta un nuevo marco para comprender cómo la geología pudo influir en la habitabilidad de la Tierra primitiva y de otros cuerpos del Sistema Solar, como Marte. Además, al analizar la evolución del sistema químico en su conjunto, en lugar de centrarse en moléculas concretas, el estudio ofrece una nueva perspectiva para investigar los procesos que condujeron al aumento de la complejidad química.
«Comprender cómo la geoquímica modula el equilibrio entre diversidad y selectividad molecular nos ayudará a identificar qué ambientes planetarios reunieron, o podrían reunir, las condiciones más favorables para que la materia inerte evolucionara hacia sistemas químicos cada vez más complejos y organizados y, potencialmente, hacia el origen de la vida», concluyen los autores del trabajo. [Divulgación via nota-de-prensa]
