Proteínas extraterrestres

Un estudio de investigadores de Exactas propone que la vida podría existir en solventes distintos al agua, lo que expandiría considerablemente las posibilidades de encontrarla en otros planetas. El trabajo, publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, sugiere que el plegado espontáneo y la evolución molecular de biopolímeros son dos de las características fundamentales para la vida, y que esas condiciones pueden ocurrir no sólo en el agua sino también en una amplia gama de solventes, en estado líquido.

El estudio contó con apoyo de la NASA y fue realizado por el químico Ignacio Sánchez, el físico Ezequiel Galpern y el biólogo Diego Ferreiro, investigadores del Laboratorio de Fisiología de Proteínas del IQUIBICEN (UBA-CONICET), en la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA.

“Tradicionalmente, se asumía que la vida solo podía existir en agua –explica Sánchez–. Sin embargo, nuestro trabajo demuestra que otros solventes, como alcoholes, hidrocarburos y compuestos presentes en nubes moleculares, también podrían albergar bioquímica y, potencialmente, vida”.

Tradicionalmente, se asumía que la vida solo podía existir en agua. Sin embargo, este trabajo demuestra que otros solventes, también podrían albergar bioquímica y, potencialmente, vida.

El grupo de trabajo aplicó teorías de la información molecular y de plegado en paisajes energéticos para evaluar el comportamiento de potenciales biopolímeros en 54 solventes distintos. Los resultados revelan que no sólo el agua cumple con las condiciones necesarias para el plegado espontáneo y la capacidad de evolución molecular de los biopolímeros, condición necesaria para la existencia de vida.

“Lo que hicimos fue reunir esas dos teorías, desarrolladas hace ya más de veinte años, y analizar cómo las propiedades físicas de diferentes solventes restringen la capacidad de las proteínas de plegarse y evolucionar”, describe Ferreiro.

“Pensemos en las proteínas que conocemos, que evolucionan y se pliegan en agua líquida –puntualiza Sánchez, investigador del CONICET y profesor del Departamento de Química Biológica de Exactas UBA–. El agua tiene una temperatura de fusión y otra de ebullición, y permanece líquida entre 0 y 100 grados. Eso es una condición necesaria para que haya proteínas y biopolímeros que evolucionen y se plieguen. Estas teorías con las que vinimos trabajando nos dan condiciones adicionales. Porque no sólo caracterizamos los fluidos por sus puntos de fusión y ebullición, sino que hay otras temperaturas características que determinan que estén en estado líquido. Definimos entonces una serie de condiciones que acotan para cada solvente el rango de temperaturas en las que los biopolímeros pueden plegarse y evolucionar. En el caso del agua, por ejemplo, el rango líquido son 100 grados. En otros solventes, el plegado y la evolución son posibles en casi todo el rango líquido, y en algunos, en una fracción muy pequeña de ese rango. Pero en los 54 analizados hay una franja posible”.

“La pregunta que intenta responder este estudio –sostiene Galpern– es qué tan especiales somos, o bien, qué tan especial es el agua para permitir la vida, albergando polímeros que pueden plegarse y evolucionar. La primera conclusión sería: en este ranking de solventes, de acuerdo a las condiciones que imponen estas teorías, el agua es bastante buena, pero no es excepcional al punto de dejar a todos los demás solventes como inaptos. La segunda conclusión es que este descubrimiento abre nuevas posibilidades para la búsqueda de vida extraterrestre”.

“En distintos exoplanetas se ha inferido la presencia de agua –señala Sánchez–, pero también la presencia de metano, por ejemplo, y ácido sulfúrico y amoníaco y toda una serie de solventes. La pregunta viene de lejos: ¿podría también en esos solventes haber vida?”.

“Con este punto de partida, las investigaciones astrobiológicas podrían también enfocarse en estudiar planetas que, aun sin agua, contengan estos solventes –añade Galpern, investigador posdoctoral del CONICET–, lo que expande considerablemente el campo de búsqueda de vida en otros planetas”.

Las investigaciones astrobiológicas podrían también enfocarse en estudiar planetas que, aun sin agua, contengan estos solventes. Así se expande el campo de búsqueda de vida en otros planetas.

“Hay una regla en muchos estudios astrobiológicos: follow the water, seguí el agua. Por eso buscan agua en Marte, en Titán, en la Luna. Porque si hay agua, es una de las condiciones necesarias para que haya vida. No todos los astrobiólogos siguen ese dogma, pero sí muchos, cuando miran los planetas extrasolares, para definir su habitabilidad se fijan si están en el rango de temperaturas que permitirían agua líquida. Bueno, nosotros decimos: no necesariamente –postula Ferreiro, investigador del CONICET y profesor del Departamento de Química Biológica de Exactas UBA–. Porque habría otros solventes cuyas características físicas son compatibles con el plegado y la evolución de otros polímeros. Entonces, se expande la búsqueda. Si encontrás en un planeta, por ejemplo, acetonitrilo líquido, bueno, no descartes que pueda haber allí un polímero plegable y evolucionable”.

¿Qué tipo de polímero? Es el próximo paso: desentrañar cuáles y cómo serían los polímeros que podrían reunir las condiciones vitales para plegarse y evolucionar en estos solventes. “De algún modo, estamos redefiniendo qué es una proteína. Porque si hay proteínas en otros planetas, ¿tienen que estar hechas de alfa-L-aminoácidos, como las proteínas terrestres? Uno diría que no necesariamente”, agrega Ferreiro.

El Laboratorio de Fisiología de Proteínas lleva más de diez años dedicado al estudio del plegado y la evolución de las proteínas terrestres. Desde 2019 forma parte de un consorcio de laboratorios financiado por el Instituto Astrobiológico de la NASA, lo que le permitió a los investigadores adentrarse en la detección de potenciales proteínas extraterrestres.

Al ampliar sustancialmente la definición de qué es un entorno habitable, los resultados del trabajo de los investigadores de Exactas UBA constituyen un paso más en la búsqueda de vida en otros mundos.