El fosfato es esencial para la vida, encontrándose en la columna vertebral de moléculas como el ADN y el ARN. Hasta ahora, sin embargo, se creía que la disponibilidad de fosfato al principio de la historia de la Tierra era baja o nula, debido a que este elemento químico forma minerales insolubles. Esta característica creó una barrera conceptual: ¿cómo el fosfato, que es insoluble y no reacciona, se pudo incorporar a otros compuestos para formar parte en el origen de la vida? Esta cuestión se denominó “el problema del fosfato” y constituía una de las cuestiones a resolver en el estudio del origen de la vida.
Una investigación dirigida por el profesor de la Universidad de Alcalá César Menor Salván, como parte del equipo científico del NSF-NASA Center for Chemical Evolution (CCE) en Atlanta (EE.UU.), muestra que el cianuro y la urea, precursores de los componentes del ARN y del ADN, y que fueron abundantes en la Tierra primitiva, pudieron ser también agentes responsables de la alteración de rocas y formación de nuevos minerales, en un proceso de meteorización química completamente diferente al que existe actualmente. Este proceso puede tener lugar en una “pequeña charca caliente”, es decir, acumulaciones someras de agua sometidas a ciclos ambientales (evaporación, lluvia) y en las que pudieron concentrarse sustancias orgánicas de origen terrestre o extraterrestre. Estas sustancias alteraron las rocas, permitiendo la movilización del fosfato y su incorporación a moléculas orgánicas, formando nucleótidos. Los nucleótidos son componentes esenciales del ADN, necesarios para que se originase la vida.
“Resulta una curiosa ironía del destino que el cianuro, un tóxico letal para muchas formas de vida, fuera uno de los componentes clave en su origen”, comenta Menor-Salván. El papel activo del cianuro en la geoquímica del fósforo hace más de 4000 millones de años completa un modelo en el que la urea es el componente clave de la generación de los primeros agentes fosforilantes (que transfieren el fosfato a moléculas orgánicas), que hicieron posible la evolución hacia la vida.
La inspiración purín – struvita
Esta investigación surgió con una curiosa conexión: la formación de grandes cristales en la fosa de purines de una granja de cerdos de Gerona. Su dueño, sorprendido por su formación, contactó con Menor-Salván y le envió muestras para su estudio. Éste constató que se trataba del mineral struvita (fosfato de magnesio y amonio). Su formación en un medio rico en urea, un precursor esencial para el origen de la vida, inspiró la solución al “problema del fosfato”: la struvita (y un mineral relacionado, la newberyita) es un buen agente fosforilante y podría haberse formado como mineral antes del origen de la vida, algo que muchos científicos pensaban que no era posible. La combinación de urea y cianuro con la formación de nuevos minerales inspiró la investigación sobre fosforilación primitiva en el CCE.
Los resultados científicos en los que se encuadra este estudio forman parte del programa de Astrobiología de la NASA y son “una parte crítica del trabajo de la agencia para entender el Universo, avanzar en la exploración humana e inspirar a la siguiente generación”.
Ref. bibliográfica: Burcar, B., Castañeda, A., Lago, J., Daniels, M., Pasek, M., Hud, N., Orlando, T, & Menor-Salvan, C. (2019). “A Stark contrast to modern Earth: Phosphate mineral transformation and nucleoside phosphorylation in an iron and cyanide‐rich Early Earth scenario”. Angewandte Chemie International Edition. https://doi.org/10.1002/ange.201908272
Pie de foto
Foto 1: Cristales de newberyita, un raro fosfato de magnesio, obtenidos en el laboratorio durante una simulación de la “pequeña charca caliente” de Darwin. La newberyita existe en la Tierra actual como biomineral (por ejemplo, se encuentra en algunos cálculos renales). En la Tierra primitiva pudo haberse formado en grandes cantidades y es un agente fosforilante eficaz. Este mineral y otros relacionados, pudieron “transferir” el fosfato en un paso esencial del origen de la vida.
