Este mineral común pudo haber originado la vida, he aquí cómo 🧬
La alúmina, o α-alúmina, es un mineral abundante en la corteza terrestre. Según un estudio publicado en Science Advances, sus superficies pudieron servir de soporte para el ensamblaje de aminoácidos, estos ladrillos elementales de la vida. Este descubrimiento abre nuevas perspectivas sobre los orígenes químicos de lo vivo.
Adsorción de glicina en una superficie de alúmina.
Crédito: Ruiyu Wang.
Las simulaciones dinámicas moleculares mostraron que la alúmina actúa como un modelo microscópico. Atrae y organiza las moléculas de glicina, aumentando considerablemente su probabilidad de formar cadenas. Este proceso es hasta 100 000 veces más eficiente que en agua sola.
La interfaz entre el mineral y el agua crea una zona donde la concentración de aminoácidos es elevada. Esta densidad local favorece las reacciones químicas necesarias para la polimerización. Las moléculas se alinean según la estructura atómica de la alúmina, estabilizando así las cadenas formadas.
El agua, a menudo considerada como un simple solvente, juega aquí un papel primordial. Las moléculas de agua que rodean los aminoácidos deben ser apartadas para permitir su ensamblaje. La alúmina facilita este proceso orientando las glicinas de manera óptima.
Estos resultados iluminan los mecanismos que pudieron conducir al surgimiento de la vida. Sugieren que los minerales pudieron ofrecer un ambiente propicio para la formación de las primeras biomoléculas. Esta hipótesis refuerza la idea de un origen mineral de la vida.
a) La glicina acepta un enlace de hidrógeno con un grupo AlOH vía su grupo carboxilo.
b) La glicina acepta dos enlaces de hidrógeno vía su grupo carboxilo.
c) La glicina dona uno (abajo) o dos (arriba) enlaces de hidrógeno vía su grupo amino.
d) La glicina dona tres enlaces de hidrógeno vía su grupo amino.
e) Distribución 2D de los átomos de carbono del grupo carboxilo en la superficie de la alúmina α(0001).
f) Distribución 2D de los átomos de nitrógeno del grupo amino en la misma superficie. Los puntos violetas y grises indican los átomos de oxígeno y aluminio de la superficie.
Las aplicaciones potenciales de estos descubrimientos son vastas. Inspirándose en estos procesos naturales, los científicos podrían desarrollar nuevos materiales biomiméticos. Estas innovaciones podrían revolucionar campos como la medicina o la biotecnología.
Este estudio subraya la importancia de las interacciones entre minerales y moléculas orgánicas. Ofrece una pista seria para comprender cómo la vida pudo emerger de la materia inerte. Las investigaciones continúan para explorar otros minerales y sus posibles roles en el origen de la vida.
Enfoque: ¿cómo pueden los minerales catalizar la formación de moléculas complejas?
Los minerales como la alúmina poseen superficies con propiedades particulares. Estas superficies pueden adsorber moléculas orgánicas, alinearlas y concentrarlas. Esta organización espacial favorece las reacciones químicas entre las moléculas.
La adsorción también reduce la energía necesaria para que ocurran las reacciones. Los minerales actúan así como catalizadores naturales. Aceleran procesos que de otro modo serían demasiado lentos o improbables en condiciones normales.
Además, la estructura cristalina de los minerales impone un orden a las moléculas adsorbidas. Este orden puede conducir a la formación de estructuras más complejas y estables. Es un mecanismo clave para entender cómo se formaron las primeras biomoléculas.
¿Qué papel juega el agua en el ensamblaje de aminoácidos?
El agua es esencial para la vida, pero también puede ser un obstáculo. Las moléculas de agua forman una capa alrededor de los aminoácidos, impidiendo a veces que se acerquen. Para que estos aminoácidos puedan reaccionar, esta capa de agua debe ser apartada.
Las superficies minerales pueden facilitar este proceso. Al adsorber los aminoácidos, los liberan parcialmente de su envoltura de agua. Esto permite que las moléculas se acerquen lo suficiente para reaccionar entre sí.
El agua también influye en la estructura de las moléculas adsorbidas. Según su presencia o ausencia, los aminoácidos pueden adoptar diferentes conformaciones. Esta flexibilidad es crucial para la formación de cadenas poliméricas complejas.