Texto original: Exomolecules on other worlds - "Could fulfill roles of DNA and RNA" (Weekend feature), dailygalaxy.com, August 23, 2015 - Trad. cast. de Andrés Salvador
Exomoléculas en otros mundos - "¿Podrían cumplir roles de ADN y ARN" (Función de fin de semana)
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| [Imagen de la Cassini Misión (...) muestra la brumosa atmósfera de la luna de Saturno, Titán.] Crédito: dailygalaxy.com |
En la búsqueda de vida más allá de la Tierra, los científicos se han centrado justificadamente en el agua porque toda la biología como la conocemos requiere este fluido. Un comodín, sin embargo, es si los líquidos alternativos también pueden ser suficientes como facilitadores de vida. Por ejemplo, la luna helada de Saturno, Titán está inundado de mares de tinta de hidrocarburo de metano.
Aquí en la tibia, acuosa Tierra, las moléculas de ADN y ARN sirven como los planos [=blueprints] de la vida, que contienen manuales de instrucciones de la genética de criaturas. Una inmensa familia de proteínas lleva a cabo estas instrucciones. Sin embargo en un medio de hidrocarburo en el Titán de Saturno, estas moléculas nunca podrían desempeñar sus profundas funciones químicas. Otras moléculas por lo tanto deben intensificar la placa si la vida extraterrestre no basada en el agua, esta para operar y evolucionar en un sentido Darwiniano, con cambios genéticos que conducen a la diversidad y complejidad.
Un nuevo estudio propone que las moléculas llamadas éteres, no utilizadas en ningún molécula genética de la Tierra, podrían desempeñar el papel de ADN y ARN en mundos con océanos de hidrocarburos. Estos mundos deben ser un buen negocio a pesar de Titan, el estudio encontró, para que una química plausible similar a la vida tenga lugar. El nuevo papaer apareció en la edición de Marzo de la revista Astrobiology y fue financiado en parte por el elemento de Exobiology & Evolutionary Biology del NASA Astrobiology Program.
"Las moléculas genéticas que hemos propuesto podrían actuar en 'Titanes calientes'", dijo el autor principal del paper Steven Benner, un distinguido miembro de la Foundation for Applied Molecular Evolution, una organización de investigación científica privada con sede en Alachua, Florida.
Los primos moleculares más grandes del metano de Titán, como el octano que ayuda a alimentar nuestros vehículos, también haría solventes más adecuados. Aunque ningún "Titan caliente" cerca de sus estrellas anfitrionas han aparecido hasta ahora en la exploración de exoplanetas, Benner tiene la esperanza de que hay mundos en abundancia que se ajustan al programa [=bill].
"Dentro de nuestro propio sistema solar, no tenemos un planeta lo suficientemente grande, lo suficientemente cerca del Sol, y con la temperatura correcta para sostener océanos de hidrocarburos calientes en su superficie," dijo Benner. "Pero cada semana, los astrónomos están descubriendo nuevos sistemas solares distintos del nuestro."
En un nivel fundamental, el desarrollo de la vida en la Tierra ha sido un empuje y tire [=push-and-pull] entre moléculas cambiantes y que se mantienen igual. Para que un organismo se reproduzca y haga copias de sí mismo, la gran mayoría de su información genética habrá de ser conservada si las crías sobreviven y todavía llevan la vida hacia adelante. Pero si la vida no cambia y adapta a las condiciones ambientales inconstantes, ella se extinguirá. Las bolas curvas [=curve balls: tipo de lanzamiento en el béisbol] ambientales para la vida incluyen cambios de temperatura y variación en la disponibilidad de agua y nutrientes.
El ADN y ARN permiten una versión biológica del axioma "cuanto más cosas cambian, más permanecen iguales." [=the more things change, the more they stay the same] Las "letras" [=letters], individuales o nucleobases, en el código de cuatro letras del ADN y el ARN pueden mutar sin destruir la forma y la función global de la molécula.
Estos cambios de nucleobases pueden producir nuevas proteínas. Estas proteínas a su vez permiten a la vida interactúar químicamente con su entorno en nuevas formas de promover la supervivencia. Nueva especie de marca [=Brand] surgen de esta manera, mientras los rasgos frescos las llevan a mantenerse en contrastantes condiciones y lugares. (A mediados de los 1800s, Charles Darwin intuyó este famoso concepto general del origen de las especies, aunque la cuestión del meollo biomolecular no fue sondeado hasta muchas décadas de ahí.)
La estructura general, y por lo tanto el comportamiento general, del ADN y ARN sigue siendo el mismo debido a la repetición de elementos en la columna (vertebral) [=backbone] química, o andamio principal. Las moléculas poseen una carga negativa hacia el exterior que se repiten a lo largo de sus columnas [=backbones], que permite al ADN y ARN disolverse y flotar libremente en el agua. En este medio fluido, el ADN y el ARN pueden interactuar con otras biomoléculas, lo que lleva a la complejidad en los sistemas biológicos.
"Este es el punto central de la 'teoría polielectrolitica del gen,’ [=polyelectrolyte theory of gene] que sostiene que cualquier biopolímero genético capaz de soportar la evolución darwiniana que opera en el agua debe tener una columna [=backbone] [química] siempre repitiendose," explicó Benner. "Las cargas asi repetidas dominan el comportamiento físico de la molécula genética [mas] que cualquier cambio en los nucleobases cuya influencia en la información genética tienen esencialmente ningún impacto significativo sobre las propiedades físicas generales de la molécula."
Todo lo cual está bien y es bueno para nosotros los organismos de base acuosa. El problema es, para mundos sin agua como Titán donde los hidrocarburos reinado, moléculas como el ADN y el ARN nunca serian suficientes. Estas biomoléculas no pueden disolverse, como se requiere, en hidrocarburos para permitir a la vida microscópica golpear y moler [=bump-and-grind].
"Ninguna de estas moléculas tiene alguna posibilidad de disolverse en un océano de hidrocarburos como en Titán o en un Titán cálido," dijo Benner.
Más molesto todavía, moléculas con cualquier tipo de carga terminaran en viscosos [=goop up] hidrocarburos. Los planos de la vida en la Tierra que contienen ADN y ARN no pueden trasladarse a mundos que registran hidrocarburos.
Es la vida, al menos en lo que podemos concebir de ella, imposible en medio de los hidrocarburos? Benner y sus colegas piensan que no. Los compuestos llamados éteres, cuando se encadenan juntos formado complejos "poliéteres," probablemente pueden llevarla a cabo en una manera que se mantiene fiel a la teoría polielectrolitica del gen.
Éteres, como el ADN y el ADN, tienen simples, columnas [=backbones] repitiendose, en su caso de carbono y oxígeno. Estructuralmente, éteres no tienen una carga hacia el exterior, como el ADN y el ARN. Pero los éteres poseen carga internas de repulsion que abren "espacios" útiles dentro de las moléculas, en el que pequeños trozos elementales pueden ir por un trabajo como el de las nucleobases del ADN y ARN.
Después de esta visión [=insight], Benner y sus colegas probaron qué tan bien los poliéteres se disolvería en varios hidrocarburos. Los investigadores realizaron más experimentos a temperaturas que se esperan de mundos como Titan a diferentes distancias de sus estrellas anfitrionas.
Hidrocarburos, como el agua, pueden ser sólidos líquidos o gases, dependiendo de la temperatura y la presión. Al igual que con la caza astrobiológica de vida basada en agua, la fase líquida de hidrocarburos es una de interés, debido a que en los sólidos (como el hielo), las biomoléculas no pueden interactuar, y en los gases (vapor de agua), el medio es demasiado delgado para soportar suficiente interacción.
Como una regla, el rango de temperatura a la que un hidrocarburo es un líquido aumenta a medida que el hidrocarburo se hace más largo [=becomes longer]. El metano, el más simple, y más corto hidrocarburo con un solo átomo de carbono ligado a cuatro átomos de hidrógeno, tiene un rango de líquido muy estrecho - entre cerca de -300 y -280 grados Fahrenheit. Inconvenientemente, la solubilidad de los éteres se desploma al conseguir bajar a estos escalofríos Titánianos.
De acuerdo al estudio de Benner, y para decepción de muchos científicos, Titán se parece a una residencia muy poco probable para los extraterrestres. "Hemos demostrado que los océanos de metano en Titán son probablemente demasiado fríos para sostener cualquier biopolímero genético," dijo Benner. (Desconcertante lecturas de menos hidrógeno y acetileno de lo esperado en la superficie de Titán han, sin embargo, han insinuado previamente a una forma de vida microbiana.)
La mejor apuesta para la vida en los mundos de océanos de metano son aquellos que en vez estan cubiertos por propano. Este hidrocarburo tiene tres átomos de carbono a uno del metano, y es otro nombre muy conocido aquí en la Tierra como un combustible gaseoso. Puede permanecer líquida en un rango mucho más amplio y más adecuado para la química de -300 a -40 grados Fahrenheit. Aún mejor que el propano es el octano. Esta molécula de ocho de carbono no se congela hasta unos -70 grados Fahrenheit, ni se convierta en un gas hasta alcanzar unos bastante caliente 257 grados Fahrenheit .
Eso amplia un rango con la suficiente solubilidad en éter que sugiere que Titanes cálidos podrían albergar una bioquímica realmente extraterrestre capaz de evolucionar complejidad de una manera darwiniana. Estos mundos se podían encontrar en una "zona habitable" de hidrocarburos bastante amplia alrededor de otras estrellas. La zona habitable de hidrocarburo es similar a la familiar zona a base de agua, en el que un planeta no está ni demasiado cerca ni demasiado lejos de su estrella para tener su agua totalmente hervida o congelada a distancia.
Mundos de hidrocarburos de interés no tiene por qué ser como Titan, después de todo, ya que no tienen que ser lunas de gigantes gaseosos. Titanes calientes en realidad podría ser más como Tierras aceitosas o súper-Tierras, empapadas de octano.
Como la investigación continúe, nuevos y exóticos disolventes distintos del agua e hidrocarburos aún podrían emerger como ambientes plausibles para los tratos de la vida. "Virtualmente cada estrella tiene una zona habitable para cada solvente," dijo Benner.
Imagen de la Cassini Misión en la parte superior de la página muestra la brumosa atmósfera de la luna de Saturno, Titán.
The Daily Galaxy via Adam Hadhazy, NASA/Astrobio.net
Nota Traducción castellana de Andrés Salvador (Sujeta a revisión). Las notas entre corchetes son del traductor.
Fuente Exomolecules on other worlds - "Could fulfill roles of DNA and RNA" (Weekend feature), dailygalaxy.com, August 23, 2015 - Trad. cast. de Andrés Salvador
