Eliminar rastros de vida en el laboratorio está ayudando a los científicos de la NASA a estudiar sus orígenes

En el Laboratorio de Habitabilidad y Orígenes del JPL, los investigadores están utilizando una cámara sellada para realizar experimentos sin oxígeno en un esfuerzo por replicar la química de la Tierra primitiva. De izquierda a derecha, la codirectora del laboratorio, Laurie Barge, y las investigadoras Jessica Weber y Laura Rodríguez. Crédito: NASA/JPL-Caltech

El entorno de laboratorio especializado de JPL elimina la influencia química de los organismos modernos para que los científicos puedan estudiar la química que pudo haber dado lugar a la vida.

En el Laboratorio de Orígenes y Habitabilidad del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, puede encontrar a un científico en un tubo de ensayo, específicamente, una simulación simplificada de la Tierra primitiva. Al recrear las condiciones que se habrían encontrado en nuestro planeta hace casi 4 mil millones de años, los científicos pueden reducir el rango de posibles reacciones químicas que podrían haber tenido lugar en ese entonces, incluidas aquellas que podrían haber sido cruciales para el surgimiento de la vida aquí. o Que puede indicar la existencia de vida en otro mundo.

El año pasado, los investigadores del Laboratorio de Orígenes y Hábitat del JPL simularon la química de la Tierra primitiva y realizaron una reacción química clave involucrada en el metabolismo, el proceso que utilizan los seres vivos para convertir el combustible (como la luz solar o los alimentos) en energía. ¿Las primeras formas de vida en la Tierra produjeron energía con las mismas reacciones químicas que usan los seres vivos hoy?

El primer paso para responder a esta pregunta es ver si tales reacciones fueron posibles incluso en la Tierra primitiva. En los seres vivos, tales reacciones ocurren solo dentro de una membrana (como la pared protectora de una célula viva), que es solo una de las razones por las que es una pregunta abierta si estas reacciones podrían haber ocurrido antes de que se formara la vida y cómo.

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El trabajo del laboratorio pertenece a una disciplina conocida como astrobiología: el estudio de los orígenes, evolución, distribución y futuro de la vida en el universo. Todos los hilos están interconectados, por lo que tratar de comprender cómo se formó la vida en la Tierra también ayudará a los científicos en la búsqueda de vida en otros lugares. De hecho, en otro estudio, el equipo de laboratorio analizó cómo comprender el origen de la vida en la Tierra también podría ayudar a los científicos a explicar la aparición de moléculas orgánicas (la base química de los seres vivos en la Tierra) que podrían existir en otro planeta o luna.

Pero simular las condiciones en la Tierra antes de que surgiera la vida no es tarea fácil. Dar marcha atrás al reloj significa tener en cuenta cómo la vida ha cambiado nuestro planeta.

Esta ilustración de la Tierra primitiva incluye agua líquida y magma que se filtra desde el núcleo del planeta debido a un impacto masivo. Los científicos de la NASA están buscando elementos químicos que puedan haber estado presentes en este momento de la historia del planeta. Crédito: Simón Marchi

Algo en el aire

No hay lugar en la Tierra que no esté ocupado por alguna forma de vida. Los microorganismos se pueden encontrar en el fondo del océano, en géiseres abrasadores y en cámaras diseñadas para eliminar esos organismos.

Las formas de vida también han cambiado la química de nuestro planeta. Lidiar con la presencia de oxígeno es uno de los mayores desafíos al tratar de crear condiciones previas a la vida en el laboratorio. En gran parte ausente de la atmósfera de la Tierra antes del surgimiento de la vida, ahora es omnipresente porque muchas formas de vida lo producen. Como resultado, todos los experimentos sobre el origen de la vida en el laboratorio deben realizarse dentro de una caja hermética, con una esclusa de aire para introducir o sacar elementos. Además de los tubos de ensayo que contienen sustancias químicas, cualquier instrumento utilizado para analizar esas sustancias químicas debe caber dentro de la caja, por lo que hay algunos experimentos que el equipo no puede realizar en esta configuración.

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Además, solo una persona puede trabajar en la caja a la vez, con guantes de goma gruesos incorporados a los lados del contenedor para mover objetos o usar equipos. Los filtros (que requieren una limpieza periódica) capturan los átomos de oxígeno perdidos. Incluso el agua tiene que pasar por un largo proceso para eliminar el oxígeno gaseoso.

“La ciencia tiene que ver con la replicación”, dijo Lori Barge, científica investigadora del JPL, quien codirige el Laboratorio de Orígenes y Hábitat. «Queremos hacer experimentos una y otra vez, y eso es difícil cuando tienes que pasar mucho tiempo asegurándote de que no se cuele un poco de oxígeno en tu tubo de ensayo».

Barge y su equipo tardaron meses en demostrar que una sola reacción química involucrada en el metabolismo moderno podría haber ocurrido bajo estas condiciones primitivas de la Tierra. Planean seguir tratando de simular cada paso en el metabolismo y, en algún momento, pueden encontrar que una reacción particular solo puede ocurrir dentro de una estructura protectora como una membrana. Esto puede ayudar a delimitar cuándo las membranas se volvieron esenciales en el surgimiento de la vida: un vistazo al pasado.

Hay otra forma en que los científicos pueden aprender sobre la química que ocurrió y probablemente sentó las bases para la vida en la Tierra: estudiando un planeta o una luna utilizando aproximadamente los mismos ingredientes crudos que se habrían encontrado en un planeta primitivo. La ubicación podría ser una luna sin vida en nuestro sistema solar o un planeta alrededor de otra estrella. Luego, Barge y sus colegas pudieron probar las ideas que buscaban en un entorno sin restricciones por el tamaño de una guantera.

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«Será interesante validar y cotejar algunos de los resultados de nuestro laboratorio con los resultados de otro mundo», dijo Jessica Weber, científica investigadora del JPL en el Laboratorio de Orígenes y Habitabilidad que dirigió Metabolismo. «Encontrar un entorno como este nos ayudará a recrear mejor la Tierra en nuestros experimentos de laboratorio, y eso nos acercará a responder algunas de estas grandes preguntas sobre la vida en nuestro planeta y potencialmente en otros».

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