Algunos científicos creen que la vida extraterrestre podría prosperar en las nubes de Venus, vistas aquí por la nave espacial japonesa Akatsuki.(Crédito de la imagen: JAXA)
La vida tal como la conocemos necesita agua, pero la vida tal como no la conocemos podría funcionar con ácido sulfúrico concentrado.
La química de la vida tal como la conocemos no funcionaría en un lugar como Titán, la enorme luna de Saturno, donde hace tanto frío que el hielo se comporta más como una roca, ni en las ácidas nubes de Venus. Pero una química diferente, que construyera todas las piezas necesarias a partir de materiales diferentes, podría tener una oportunidad. Imagina células que utilicen metano, ácido sulfúrico o incluso roca fundida como tus células utilizan el agua.
Según un estudio realizado en 2021 por el biólogo molecular del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) William Bains y sus colegas, resulta que, si buscamos vida tal y como no la conocemos, el mejor disolvente que existe puede ser el ácido sulfúrico concentrado, el material que flota en las nubes de Venus.
Ácido sulfúrico: ¿Materia peligrosa o disolvente para toda la vida?
En el nivel más básico, la vida no es más que una serie de reacciones químicas. Para que se produzcan, esas reacciones necesitan un medio, que los químicos llaman disolvente: algo lo bastante fluido como para que las moléculas puedan flotar y mezclarse, y tiene que haber mucha cantidad en un mismo lugar. Pero no vale cualquier líquido: un disolvente también debe ayudar a descomponer y transportar las sustancias químicas que las células necesitan para vivir, sin disolver moléculas importantes como lípidos y aminoácidos.
Aquí en la Tierra, el agua encaja a la perfección, pero puede que no sea el único líquido del universo capaz de sustentar la química de la vida. En un nuevo estudio, Bains y sus colegas clasificaron varios posibles disolventes en función de cómo interactúan con los componentes químicos básicos de la vida y de lo comunes que deberían ser en los planetas rocosos.
Los candidatos iban desde las formas líquidas del metano y el etano, el amoníaco y el dióxido de carbono hasta posibilidades aún más extrañas como la brea y la roca fundida. El sorprendente campeón es una sustancia química que los terrícolas consideramos terriblemente hostil a la vida: el ácido sulfúrico concentrado.
«Incluso la química orgánica muy compleja es compatible con el ácido sulfúrico concentrado», declaró a universeexpedition.com el astrobiólogo del MIT Janusz Petkowski, coautor del nuevo estudio, publicado en diciembre en la revista Astrobiology.
Un guiño a los subcampeones
Los gélidos lagos de metano de Titán han sido un foco de especulación sobre la vida tal y como no la conocemos desde que el orbitador Cassini de Saturno de la NASA envió a casa las primeras fotos de ellos en 2005. El metano y el etano son gases a las temperaturas que encontramos aquí en la Tierra; para condensarse en el líquido que llena los oscuros mares de Titán, necesitan temperaturas en torno a los 250 grados Fahrenheit bajo cero (157 grados Celsius bajo cero). Pero en un frío tan extremo, los átomos y las moléculas se mueven con lentitud, por lo que las reacciones químicas se producen a cámara lenta, demasiado lenta para que haya vida, según Petkowski.
En el otro extremo del espectro, la roca fundida queda descartada porque el tremendo calor necesario para mantener líquida la roca también descompone casi todas las moléculas orgánicas.
Algunas sustancias químicas, como el amoníaco, tienen todas las propiedades necesarias para ser buenos disolventes en los que se desarrolle la química de la vida. Pero puede que eso no importe, porque es probable que los mismos procesos que dotan de amoníaco a un planeta rocoso también lo abastezcan de agua, y cuando eso ocurre, las dos sustancias se mezclan casi inevitablemente. Se trata de una perspectiva interesante para la vida, ya que el amoníaco reduce el punto de congelación del agua, lo que abre un abanico más amplio de lugares en los que la vida podría sobrevivir al frío.
«Aunque el amoníaco puede desempeñar un papel más importante en la bioquímica de un exoplaneta que en la Tierra», escribieron Bains y sus colegas en su reciente artículo, «es poco probable que sea un disolvente por derecho propio.»
La vida en un mundo ácido
Así que, si alguna vez los astrobiólogos encuentran vida extraterrestre con una química extraña que utilice algún líquido que no sea agua, no es probable que sea metano, amoníaco o roca fundida, sino que en algún lugar ahí fuera, la vida extraterrestre podría tener células llenas de ácido sulfúrico puro.
Según los modelos físicos de formación de los sistemas solares, el ácido sulfúrico debería ser bastante común en planetas rocosos como Venus, y sin duda es bueno para disolver cosas. Pero, sorprendentemente, algunos de los componentes básicos más importantes para la vida, como los aminoácidos y los lípidos, pueden flotar y hacer química en ácido sulfúrico puro con la misma facilidad que en agua.
«Clásicamente, [el ácido sulfúrico] no se considera un gran disolvente [para la vida] », declaró a universeexpedition.com Dirk Schulze-Makuch, astrobiólogo de la Universidad Técnica de Berlín que no participó en el reciente estudio. «Sin embargo, Bains y sus coautores demostraron que un número asombrosamente grande y varios tipos de orgánicos son estables en ácido sulfúrico concentrado. Eso fue bastante sorprendente».
Petkowski participó en unos experimentos recientes en los que se descubrió que algunos péptidos (cadenas cortas de aminoácidos) eran realmente estables en ácido sulfúrico concentrado durante meses; tan estables que, según Petkowski, los investigadores acabaron aburriéndose de las mediciones. Experimentos anteriores demostraron que 19 de los 20 aminoácidos que forman las proteínas del cuerpo humano no se disuelven en ácido sulfúrico concentrado. Y un estudio aún pendiente de revisión por pares descubrió que los lípidos (las moléculas que forman las membranas celulares) no sólo pueden resistir el ácido sulfúrico concentrado, sino que empiezan a formar pequeños sacos llenos de líquido que se parecen mucho a las vesículas, precursoras de las membranas.
¿Cómo ocurre eso? Curiosamente, la clave es el agua. En la Tierra, el ácido sulfúrico suele encontrarse mezclado con agua, no en su forma pura; en realidad es agua con algo de ácido. Y en esa mezcla, el ácido sulfúrico cataliza las reacciones químicas entre el agua y los enlaces que mantienen unidos a los péptidos. Si se elimina el agua o el ácido, esas reacciones no pueden producirse, por lo que los péptidos son estables en cualquiera de los dos disolventes, pero no en una mezcla de ambos.
«El ácido sulfúrico concentrado es una sustancia muy distinta del ácido diluido», afirma Petkowski. «Es un error común pensar que el ácido sulfúrico destruye toda la química orgánica. Esto es erróneo. Es un disolvente muy agresivo, pero lo es con partes específicas de las moléculas orgánicas, como los azúcares». (A pesar de su suavidad con los aminoácidos y los lípidos, el ácido sulfúrico destruye absolutamente los azúcares, que constituyen gran parte del andamiaje sobre el que se construye la vida).
En algún lugar del universo, los lagos de ácido sulfúrico podrían estar repletos de formas de vida cuya química básica sólo difiere un poco de la nuestra.
Las formas de vida extraterrestre que utilizan ácido sulfúrico en lugar de agua probablemente se parecerían sorprendentemente a la vida terrestre, con algunas diferencias sutiles pero importantes en su composición química.
«Debemos entender el ácido sulfúrico como un entorno que no es tan extraño como pensamos», dijo Petkowski. (Eso no significa que puedas nadar sin peligro en ácido sulfúrico concentrado; tus células no evolucionaron para ello. Por favor, no lo pruebes).
Por ejemplo, la vida en un mar de ácido sulfúrico tendría que utilizar algo más resistente en lugar de azúcares, que se desintegran muy rápidamente en ácido sulfúrico. En la Tierra, las células almacenan energía en los azúcares, que también forman parte de las paredes celulares. Los alienígenas de Venus utilizarían otro tipo de molécula para hacer las mismas cosas sin desintegrarse.
«Hay que adaptar la química orgánica al disolvente», explica Petkowski. «Hay que elegir bien los bloques de construcción del LEGO químico, pero al final puedes llegar con estructuras funcionalmente iguales».
Otras diferencias pueden ser más sutiles. El ácido sulfúrico concentrado no descompone la mayoría de los aminoácidos que utiliza nuestro organismo, pero provoca pequeños cambios en sus «cadenas laterales», cadenas de átomos que sobresalen de la molécula como una cola. Y un solo enlace químico marca la diferencia entre un péptido estable en ácido sulfúrico y otro que se descompone. Así pues, los extraterrestres de un mundo ácido podrían seguir teniendo células formadas por aminoácidos y proteínas, pero con un aspecto ligeramente distinto al nuestro.
Sin embargo, las membranas que rodean las células, que mantienen los mecanismos químicos de la vida dentro y todo lo demás fuera, pueden resultar sorprendentemente familiares. Los glóbulos en forma de vesícula que aparecieron cuando Petkowski y sus colegas introdujeron lípidos en ácido sulfúrico se formaron exactamente igual que las vesículas en el agua: un proceso llamado perlado. En primer lugar, los lípidos forman tubos que luego se rompen en pequeñas vesículas. La vida en un mundo ácido podría utilizar un conjunto de lípidos diferente al de nuestras membranas celulares, pero la física de la formación de membranas sería la misma, si Petkowski y sus colegas están en lo cierto.
Los astrobiólogos como Petkowski, Schulze-Makuch y otros todavía no saben exactamente cómo podrían encajar todas las piezas de la vida tal y como no la conocemos. Pero, como señaló Petkowski, tampoco están seguros de cómo unos pocos grupos de moléculas aquí en la Tierra dieron el salto de la química a la vida.
«Estamos tan lejos de averiguar [el] origen de la vida en el agua como en el ácido sulfúrico concentrado», afirmó Petkowski.
