Incluso antes de la aparición de las primeras células, una simple reacción entre agua, fósforo y metal podría haber proporcionado una primera fuente de energía química.
Hoy, todas las células utilizan energía para funcionar. Para ello cuentan con una molécula central: el ATP. Se puede considerar una pequeña reserva de energía recargable. Cuando pierde un fosfato, se convierte en ADP y libera energía. Después, el ADP puede recuperar un fosfato y volver a convertirse en ATP.
Esquema del mecanismo propuesto para una fosforilación prebiótica en una fuente hidrotermal productora de hidrógeno. El fosfito proporciona la energía y el paladio cataliza la formación de compuestos fosforilados.
Crédito: HHU / William Martin.
Pero este mecanismo plantea un problema cuando se retrocede hasta los orígenes de la vida. En las células actuales, son enzimas muy elaboradas las que permiten estas transformaciones. Sin embargo, esas enzimas no existían antes de la vida. Por tanto, hay que explicar cómo pudieron aparecer espontáneamente moléculas capaces de transportar energía.
Los investigadores exploraron una posibilidad relacionada con las fuentes hidrotermales de la Tierra primitiva. En algunos de estos entornos, el agua caliente reacciona con las rocas. Estas reacciones liberan hidrógeno y ponen en contacto metales con diferentes formas de fósforo. Un medio así podría haber proporcionado de forma natural los ingredientes necesarios.
En el laboratorio, los investigadores mezclaron agua, fosfito y paladio. El fosfito es una forma de fósforo que puede liberar energía al reaccionar. El metal facilita esta reacción. Sobre todo, esta energía puede servir para fijar un fosfato a otras moléculas, sin la intervención de una enzima.
Eso es exactamente lo que ocurrió con el AMP. Esta molécula solo posee un fosfato. Al añadirle un segundo, la reacción la transforma en ADP, una de las moléculas que utilizan actualmente las células para gestionar su energía. A 50 °C, hasta el 7,3 % del AMP se convirtió así en ADP después de 72 horas.
El experimento no se limitó a esta transformación. La misma química permitió fabricar varias otras moléculas que contienen fosfato y pueden participar en transferencias de energía. Algunas todavía forman parte de los mecanismos que utilizan las células en la actualidad.
El paladio puro utilizado al principio podría parecer muy alejado de las condiciones naturales. Por eso, los investigadores repitieron el experimento con una mezcla de paladio, níquel y hierro, similar a ciertos minerales asociados a los entornos hidrotermales. Una vez más, se formó ADP a partir de AMP.
Este experimento ofrece una posible respuesta a una etapa que debió preceder a la aparición de la vida: cómo obtener en el agua moléculas capaces de captar y transportar energía, incluso antes de la existencia de las enzimas.