Hablan sobre experimento de Miller en El Colegio Nacional

• A siete décadas de la publicación de uno de los ensayos que revolucionaron el estudio de la atmósfera primitiva, El Colegio Nacional realizó la conferencia 70 años de química prebiótica: el experimento de Miller.  
• La sesión formó parte del ciclo Los viernes de la evolución, coordinado por los colegiados Antonio Lazcano Araujo y José Sarukhán, y contó con la participación de la química Alicia Negrón Mendoza y Sandra Ramírez Jiménez, autoridad en materia de astrobiología en el país.  

• “El experimento de Miller hizo una revolución en el pensamiento y abrió el nuevo campo de la ciencia que ahora se conoce como la química prebiótica”, aseguró Alicia Negrón Mendoza. 

Hace siete décadas, el 5 de mayo de 1953, se publicó en la revista Science el resultado del primer experimento exitoso sobre química prebiótica, realizado por el científico estadounidense Stanley Miller. “Su experimento señaló el inicio de la fase experimental de los estudios sobre el origen de la vida y sentó las bases de cómo estudiar la química prebiótica”, aseguró Antonio Lazcano, miembro de El Colegio Nacional, en la conferencia 70 años de química prebiótica: el experimento de Miller.  

La sesión formó parte del ciclo Los viernes de la evolución, coordinado por los colegiados Lazcano Araujo y José Sarukhán, y se llevó a cabo en el Aula Mayor de la dependencia con la participación de la química Alicia Negrón Mendoza y Sandra Ramírez Jiménez, autoridad en materia de astrobiología en el país. El biólogo mexicano recordó que fue desde 1936, año en que se publicó, en Rusia, el libro El origen de la vida, del bioquímico soviético Aleksandr Ivánovich Oparin, cuando se propuso que la vida partía de una atmósfera reductora rica en elementos y en formación de aminoácidos y proteínas, mismos que marcaron el surgimiento de las rutas metabólicas.   

De acuerdo con el colegiado, fue en 1952, cuando el Premio Nobel de Química 1934, Harold C. Urey, volteó a ver el estudio de la Tierra primitiva desde el laboratorio y pensó que el planeta tenía una química dominada por elementos como el hidrógeno, el helio y el carbono, los cuales reaccionaban entre sí para generar agua y oxígeno. Urey fue pionero en el estudio de la atmósfera primitiva y a partir de sus ideas, “Stanley Miller diseñó un experimento celebre por su simplicidad” y por demostrar por primera vez que las moléculas necesarias en la vida pueden formarse a partir de compuestos inorgánicos.  

Lazcano explicó que el experimento de Stanley Miller consistió en colocar en dos matraces una mezcla de gases que representaban a las moléculas primitivas como el metano, el amoniaco, el hidrógeno y el vapor de agua, que fue sometida por una semana a la acción de descargas eléctricas y después analizada. Lo que observó fue que la composición al interior del aparato cambió y con ayuda de la cromatografía identificó cinco aminoácidos. “Aunque el experimento acabo en el basurero del Departamento de Química, en la Universidad de Chicago, Miller dejo detalladas las condiciones experimentales de su trabajo, lo que ha permitido su repetición”. 

Agregó que en una de las reuniones que tuvo con el científico norteamericano, éste le regaló una prueba de su primer experimento, misma que analizó con las técnicas actuales y aparatos contemporáneos, y encontró una grama diversa de aminoácidos y compuestos adicionales. “No tenemos un pedazo de la Tierra primitiva, es un planeta geológicamente muy activo para saber si la química de Miller pudo haber ocurrido en este contexto. Pero hay meteoritos como el llamado Murchison, que tienen los mismos aminoácidos en las mismas proporciones encontradas en el experimento de Miller”.  

Lo anterior “indica que la simulación en el laboratorio, con toda la simplicidad que pueda tener un experimento como el de Miller-Urey, es un buen modelo de la química del sistema solar a nivel primitivo y apoya la idea de que este tipo de síntesis ocurría en la tierra primitiva”, finalizó el colegiado.  

Al tomar la palabra, la científica Alicia Negrón, que ha enfocado su investigación en tratar de entender cómo surgieron las piezas químicas que dieron origen a los primeros seres vivos, dijo que la historia continúa. “A raíz del experimento de Miller surgieron muchos otros que quisieron comprobar esta idea. Todos buscan un objetivo común, conocer cómo se originó la vida y sintetizar moléculas prebióticas” 

En palabras de la especialista, los tres componentes básicos para considerar un sistema como vivo son: el metabolismo, es decir, la autonomía energética; la maquinaria genética, que se refiere a la historia de los descendientes; y el compartimiento que genera individualidad a este sistema. En los tres se necesita una síntesis abiótica, sin la presencia de vida, de estos compuestos orgánicos. “Para cualquier síntesis necesitamos dos compuestos principales: la materia, que son las moléculas más abundantes del Universo, como el carbono, el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno; y la energía, la responsable de iniciar, promover y dirigir los procesos fisicoquímicos, como la procedente del Sol”.  

El experimento de Miller hizo una revolución en el pensamiento y abrió el nuevo campo de la ciencia que ahora se conoce como la química prebiótica, aseguró la investigadora del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM. Detalló que la química prebiótica se refiere a las simulaciones en el laboratorio de los posibles procesos que formaron compuestos químicos antes de la aparición de seres vivos.  

Entre los objetivos de la disciplina se encuentra el sintetizar compuestos orgánicos sencillos y biopolímeros, así como buscar la estabilidad de la molécula. “En química, cuando se quiere describir una reacción, es necesario decir cómo es la transformación entre reactivos, productos y mecanismos de reacción. Miller pudo distinguir sus reactivos, sus productos y los intermediarios como el ácido cianhídrico, molécula clave para todos los estudios de química prebiótica”.  

De acuerdo con la ponente, “hay mucha controversia y debate sobre la composición de la atmósfera primitiva y existen diversos experimentos al respecto”, que se pueden dividir entre los que simulan atmósferas planetarias, como el de Miller, y los que sintetizan un compuesto particular. Expuso que, en el estudio del origen de la vida, México ha contribuido con investigaciones como la del científico Alfonso Luis Herrera, quien consideraba a la vida como la actividad fisicoquímica del protoplasma y quien en sus mezclas propuestas de laboratorio encontró dos aminoácidos.   

“En la química prebiótica se han hecho avances considerables, pero aún se tienen problemas con las síntesis de moléculas y macromoléculas de interés biológico y homoquiralidad”, lo que es un hecho es que, con el experimento de Miller, “se demostró que las moléculas orgánicas necesarias para la vida podían formarse a partir de componentes inorgánicos”, finalizó Alicia Negrón. 

Por su parte, Sandra Ramírez Jiménez, del Centro de Investigaciones Químicas de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos, expuso sobre la visión de Stanley Miller en los ambientes extraterrestres. “Esta idea de mezclar gases y de someterlos a alguna forma de energía para determinar lo que se puede formar, no sólo se ha utilizado en el estudio de la atmósfera primitiva, también en la atmósfera de Júpiter y de planetas gaseosos”.   

La científica, autoridad en materia de astrobiología en el país, se refirió al satélite Titán, el mayor de los 24 satélites principales del planeta Saturno, que es el único en todo el sistema solar con una atmósfera densa y fría formada principalmente de nitrógeno molecular, como el de la atmósfera terrestre, y también de metano, la primera molécula orgánica, además es el único que tiene líquidos en su superficie. “Por lo tanto, es un lugar ideal para estudiar las condiciones de habitabilidad extraterrestre, entendiéndose como escenarios fuera del planeta y que permiten ahondar en los detalles de interacciones químicas que posiblemente ocurrieron en la Tierra”.   

Sostuvo que la atmósfera de Titán es más extendida que la terrestre y que, tanto el planeta como el satélite, tienen un perfil semejante en su aumento y disminución de temperatura desde la superficie. Lo que se sabe hasta ahora de este satélite fue gracias a las misiones Voyager 1 y Cassini-Huygens, esta última lanzada en 1997 y realizada por la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Italiana, éste fue el primer artefacto en aterrizar en el sistema solar exterior a la mayor distancia de la Tierra.  

Las pruebas recolectadas por la misión Cassini-Huygens permitieron identificar que la geología de la superficie de Titán es muy variada, que cuenta con lagos, neblinas, procesos de erosión, movimiento de sus dunas y criovolcanes, lo que permite postular la existencia de un océano interno. “Uno toma la información de estas misiones de exploración espacial y propone experimentos como el de tipo Miller en el contexto de la atmósfera de Titán”.  

Con el asesoramiento del doctor Rafael Navarro, en el Instituto de Ciencias Nucleares, Ramírez Jiménez investigó lo que sucedería con los componentes originales de la atmósfera de Titán, con el nitrógeno y el metano, cuando se sometían a las descargas eléctricas conocidas como coronas, con carga positiva y negativa. El objetivo era determinar el tipo de moléculas que se podían formar. “Encontramos que estos procesos nos permitían realizar una fijación abiótica de la molécula de nitrógeno, es decir, un rompimiento de esa molécula en condiciones donde no había seres vivos”.    

Para responder a la pregunta: ¿puede existir la química prebiótica en la superficie de Titán? La científica hizo circular dentro de un dispositivo los gases de la atmósfera de titán, sumergió el dispositivo en nitrógeno líquido, por lo de las bajas temperaturas del satélite, y utilizó una descarga de plasma, después de diez semanas analizó los resultados con la tecnología actual en los laboratorios. “Encontré la producción de aminoácidos como la urea, que suena familiar a lo que Miller encontró. Esto nos permitió decir que simplemente por cuestiones del funcionamiento de la química, es decir, de esta recombinación de materias primas esenciales en condiciones adecuadas, se puede generar aminoácidos”, concluyó la experta.  

La conferencia 70 años de química prebiótica: el experimento de Miller, del ciclo Los viernes de la evolución, coordinado por los colegiados Antonio Lazcano Araujo y José Sarukhán, se encuentra disponible en el Canal de YouTube de El Colegio Nacional: elcolegionacionalmx.