Estan les bases de la bioquímica esteses en l'espai interestel·lar?

1987/06/01 Arregi Bengoa, Jesus Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Biokimika
• Astronomia

Com hem vist, els astrònoms són optimistes en el problema del descobriment dels nous sistemes solars. Aquest optimisme dóna lloc a una altra pregunta: com podem respondre a la pregunta que existeix la vida en altres llocs de l'Univers?

En el marc del nostre sistema solar la resposta negativa està prou fonamentada. Quan les viles espacials Viking es van dirigir cap a Mart per a trobar rastres de la vida, se sabia que les condicions ambientals d'altres planetes (temperatura, absència d'atmosfera o composició de les inclemències atmosfèriques,...) no permetrien un desenvolupament viu com el coneixem. Els resultats de l'estudi de Martitz també van ser negatius.

Els dos vehicles espacials Viking van aterrar en el planeta vermell a l'estiu de 1976 i van realitzar tres experiments per a trobar vida: primer, el mesurament de la composició de l'atmosfera, després, el mesurament de la quantitat de compostos orgànics i finalment, una sèrie d'experiments per a trobar microorganismes vius. En la primera sessió no es van trobar restes de vapor d'aigua en l'atmosfera i sabem el que significa per a la supervivència de la vida. La presència de compostos orgànics és també mínima, menys d'una part per mil milions. Aquesta quantitat és inferior a la que hauria d'haver degut a l'aportació de meteorits caiguts.

Això ens indica que els compostos orgànics han estat destruïts, probablement per la radiació ultraviolada solar. El departament de detecció de l'activitat metabòlica dels microorganismes ha deixat alguns dubtes. Els experiments van posar de manifest alguns canvis químics, però com no es pot comprovar que són processos bioquímics, tampoc es pot dir que no són bioquímics. No obstant això, la majoria dels científics, com hem dit, consideren que la vida no existeix. Però en aquesta ocasió tampoc volem quedar-nos en els límits del sistema i parlem de la possibilitat de trobar vida al voltant d'altres estrelles.

En analitzar aquest problema, és habitual realitzar un càlcul probabilístic del nombre de planetes vius similars als actuals de la nostra galàxia, utilitzant variables com: N, el nombre d'estrelles de la nostra galàxia; P, la probabilitat que una estrella tingui planetes; P f, la probabilitat que hi hagi un planeta en cada sistema que compleixi les condicions físiques per al desenvolupament de la vida; P b, la probabilitat de desenvolupar vida en un planeta; D, el temps que la vida pot romandre en el planeta i T, l'edat de la galàxia. Atès que cada probabilitat condiciona el següent, el càlcul es faria mitjançant la següent expressió:

P = N . P . P f . P b D/T

Encara que sembli una fórmula senzilla i bonica, no té un gran ús perquè la majoria d'aquestes magnituds són molt incalculables. Per això hi ha fórmules d'aquest tipus que diuen que en un lloc molt petit guarden una gran foscor. El major problema que ens planteja per a fer estimacions és que només coneguem un planeta amb vida, la Terra. Per això, és impossible obtenir càlculs precisos i fiables. Per tant, cal obrir nous camins. Això ha estat F. Hoyle i el seu ajudant N.C. El que ha fet Wickramasinghe. Ara comentarem la seva teoria sobre l'origen de la vida.

Començarem analitzant una mica el context de desenvolupament de la teoria. L'evolucionisme és la base de la biologia moderna. Però prendrem l'evolucionisme en un sentit ampli. No sols tenint en compte l'evolució de les espècies –evolució darwin-, sinó també l'evolució prebiòtica que va conduir de les substàncies inorgàniques a la formació d'éssers vius. I.S.O. per primera vegada Haldane i A.I. La teoria d'Hoyle sorgeix d'aquesta evolució prebiòtica que van proposar Oparin. En la seva opinió aquesta etapa no va tenir lloc completament en la Terra. En l'espai hi ha una gran quantitat de compostos necessaris per al desenvolupament de la vida i l'evolució en la Terra després de la seva caiguda.

Si això fos així, hauríem de relacionar l'origen de la vida amb fenòmens d'un altre ordre, com l'evolució de les estrelles i de la pols interestel·lar. El problema de l'existència de més sistemes planetaris com el nostre, el relacionaríem amb el naixement i evolució de les estrelles. Aquesta hipòtesi no contradiu S.L. Experiments similars al brou primitiu de Miller, com es pot pensar en un principi. Els experiments del brou primitiu no demostren que en la Terra es van produir aquests processos, sinó que podien ocórrer.

Per tant, si la nova alternativa que ara presentem fos acceptable, hauríem de suposar que els processos descrits per Miller es van produir en un altre lloc. A més, amb aquesta teoria d'Hoyle superem un dels objectes més importants que se li fa a Haldane-Oparin: la brevetat del procés de creació de la vida. Si la Terra es va constituir fa 4.500 milions d'anys, només un milió d'anys va passar a formar els primers organismes complexos. Aquest és un termini molt curt per a fer el pas de molècules inorgàniques simples a éssers vius.

En el paràgraf anterior hem explicat el nucli de la teoria d'Hoyle, però encara no hem analitzat les dades experimentals que hi ha darrere d'aquestes idees. Abans de realitzar aquesta anàlisi es facilitarà una petita informació sobre els compostos rellevants que fan possible la vida per a poder realitzar una valoració més detallada d'aquests.

Són tres grups de compostos orgànics els necessaris per al desenvolupament de la vida: aminoàcids, bases nitrogenades i porfirina. Al costat d'aquests, cal esmentar un procés molt important: la polimerització. Mitjançant aquest procés dues molècules iguals o similars s'uneixen perdent una molècula d'aigua. Com es pot observar en l'esquema 1, els polímers d'aminoàcids formen cadenes llargues anomenades proteïnes. Les proteïnes apareixen en tots els éssers vius i exerceixen funcions molt diverses i especialitzades.

Per exemple, l'hemoglobina pren oxigen per a la seva posterior administració als teixits. Les bases nitrogenades es poden unir amb un grup de fosfats (P) i sucres denominats ribosa o desoxirribosa mitjançant l'administració de ribonucleòtids (RN) i desoxirribonucleòtids (DN) respectivament. La polimerització del RN proporciona àcid ribonucleic (ARN), que permet la formació de proteïnes com les que perden els éssers vius. La polimerització de DN proporciona àcid desoxiribonucleic (ADN) que aconsegueix la reconstrucció de molècules idèntiques al RNA i a si mateix. Per tant, això assegura una de les peculiaritats més específiques dels éssers vius: la reproducció. (Veure esquema 1).

Per fi esmentem porfirinas. Un d'ells és el component bàsic de la molècula de clorofil·la, i en això resideix la seva importància, ja que la clorofil·la és imprescindible per a l'existència de la vida. Participa en la formació de les molècules de glucosa, segons la tercera reacció de l'esquema 1 que té lloc en les plantes. Després les molècules de glucosa formen les llargues cadenes de la família dels polisacàrids (midó i cel·lulosa), d'on els éssers vius obtenen energia per a dur a terme la seva activitat. Per això són tan importants.

Analitzarem les proves experimentals que abans esmentàvem. Com la teoria diu que els fonaments de la vida procedeixen de l'espai, hem d'anar a buscar els compostos bàsics. En concret, els trobarem en la matèria interestel·lar i en els meteorits.

Els núvols d'Izarra estan formades per gas (97%) i pols (3%). Per descomptat, el component més abundant és l'hidrogen, que es troba en estat gasós d'alguna de les tres formes següents: hidrogen atòmic neutre, hidrogen ionitzat o hidrogen molecular. Però a més de l'hidrogen s'han trobat moltes altres substàncies en estat gasós, analitzant l'emissió de núvols interestel·lars en totes les bandes de l'espectre.

Entre ells hi ha molts compostos inorgànics i orgànics simples, però també uns altres que poden estar relacionats amb el nostre tema i que són bastant complicats. Per exemple, àcid cianhídric (HCN), formaldehid (H 2 CO), etanol (C 2 H 5 OH), metilamina (CH 3 CH 2 H), àcid isociànic (HNCO), cianamida (H2NCN), acetaldehído (Hcn), Church (3), etc. I els formaldehids i l'amina metil poden reaccionar per a administrar glicina, una de les aminoàcids essencials.

Quant a la composició de la pols, Hoyle i els seus col·laboradors consideren que els compostos orgànics tenen una gran importància. Els models de composició han de respondre a condicions molt concretes. D'una banda, aquesta pols té un lateral bastant gran per a la llum visible. D'altra banda, la quantitat de radiació que absorbeix la pols augmenta amb la inversa de la longitud d'ona, però presenta una disminució de l'absorció (un mínim relatiu) per a una longitud de 2200? i finalment polaritza la llum.

Inicialment es va pensar en una mescla de grafits, gel inorgànic, polímer orgànic i silicat, que no responia als espectres d'emissió i absorció estudiats. La necessitat de tractar amb noves substàncies va portar a investigar la cel·lulosa i, encara que ningú pensava, aquest polisacàrid va ser el que millor es va ajustar a l'espectre. Això significa que un alt percentatge de pols està format per polisacàrids. A més, s'ha demostrat que l'espectre d'absorció d'algunes estrelles pot explicar-se per l'existència de compostos formats per anells de carboni i nitrogen. Entre elles podrien trobar-se diverses porfirinas.

Vegem ara la contribució de l'estudi dels meteorits. Entre els meteorits, els que més ens interessen són els anomenats condrites amb carboni. En alguns d'ells s'ha comprovat la presència d'aminoàcids, alguns necessaris per a la vida i uns altres inexistents en la Terra.

Per tot això, resulta difícil no reconèixer que les bases de la vida s'han desenvolupat en la Terra i en l'espai. Si això és així, és lògic pensar que aquests llocs van caure a la Terra en les últimes fases de la formació del Sistema Solar per a la seva posterior evolució. I, en conseqüència, hem de reconèixer que en la configuració d'altres sistemes planetaris podria ocórrer el mateix. Això afecta a més a l'estimació de la probabilitat P b de la fórmula inicialment esmentada.