Los investigadores consideran que tal vez las membranas celulares no son una necesidad para la vida en todas partes, como lo son en nuestro planeta
Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, han hecho una nueva contribución a la búsqueda en curso de la posibilidad de vida en Titán, la luna más grande de Saturno. Utilizando cálculos de mecánica cuántica, han demostrado que los azotosomas, una alternativa propuesta a las membranas celulares, no podrían formarse bajo las condiciones imperantes allí. Su investigación se publica en la revista Science Advances.
Titán, la luna más grande de Saturno, tiene una superficie dinámica, con lluvias estacionales, y lagos y mares en sus regiones polares, así como una atmósfera densa y rica en nitrógeno. Estas similitudes con la Tierra han llevado a muchos a considerar la posibilidad de la existencia de vida allí. Sin embargo, los líquidos de Titán no son agua, sino mares de metano y etano, y la temperatura de la superficie es de alrededor de -180 grados C. Las membranas lipídicas, del tipo común en la vida en la Tierra, no podrían funcionar bajo tales condiciones. Esto ha llevado a los investigadores que buscan signos de vida en Titán a contemplar formas alternativas de membrana celular que podrían tolerar estos extremos. Una de estas formas alternativas, sugerida por un equipo de la Universidad de Cornell, se llama "azotosoma".
La idea de los azotosomas ha ganado fuerza en el campo de la astrobiología, y se ha demostrado computacionalmente que tales estructuras sobrevivirían a las condiciones de Titán. Se propuso que el azotosoma se formara a partir del compuesto orgánico acrilonitrilo, cuya existencia se confirmó más tarde en Titán.
"Titán es un lugar fascinante para probar nuestra comprensión de los límites de la química prebiótica (la química que precede a la vida). ¿Qué estructuras químicas, o posiblemente biológicas, podrían formarse, dado el tiempo suficiente bajo condiciones tan diferentes? La sugerencia de los azotosomas fue una propuesta realmente interesante para una alternativa a las membranas celulares tal como las entendemos", dice Martin Rahm, Profesor Asistente del Departamento de Química e Ingeniería Química de la Universidad Tecnológica de Chalmers.
"Pero nuestro nuevo trabajo de investigación muestra que, desafortunadamente, aunque la estructura podría tolerar de hecho los extremos de Titán, no llegaría a formarse", explica.
Utilizando avanzados cálculos de mecánica cuántica, los investigadores compararon la energía de la propuesta membrana azotosoma incrustada en el metano con la de la forma cristalina molecular del acrilonitrilo, su hielo molecular. Descubrieron que cada bloque de construcción añadido al azotosoma aumentaba su energía de forma significativa, haciendo su formación progresivamente menos probable desde el punto de vista termodinámico. Concluyeron, por lo tanto, que aunque los azotosomas podían sobrevivir en Titán, no se autoensamblarían en tales condiciones. En su lugar, el acrilonitrilo se cristalizaría en su hielo molecular.
A pesar de los resultados "negativos" de su trabajo, Martin Rahm considera que el estudio, que se realizó junto con la estudiante de doctorado Hilda Sandström, proporciona información muy valiosa para la investigación en curso en astrobiología.
"Con este trabajo esperamos contribuir a la discusión en curso sobre los límites de la química y la biología en extremos medioambientales. Aunque hemos demostrado que el acrilonitrilo no es un elemento viable para las membranas celulares viables en Titán, ahora tenemos una mejor comprensión de los límites ambientales de las membranas celulares. Titán es un entorno muy interesante y único con muchas preguntas sin respuesta y posibilidades por explorar", explica.
Su trabajo es también un importante paso adelante en la demostración del potencial de la astrobiología computacional, que ofrece la posibilidad de evaluar, antes de los experimentos o de la toma de muestras, si una estructura o proceso en particular podría ser o no una bioseñal, un marcador de la biología potencial.
El interés en la astrobiología en relación a Titán es muy alto en la comunidad científica, tanto que en 2026, la NASA lanzará la multimillonaria nave espacial Dragonfly, que hará el viaje de 8 años a Titán para investigar su superficie. Pasará alrededor de 3 años volando a diferentes lugares alrededor de la luna, evaluando las condiciones de habitabilidad, la química prebiótica, y buscando signos de vida pasada y presente.
Aunque subrayan que la vida en las condiciones extremas que se encuentran en Titán y otros mundos similares es muy poco probable, los investigadores consideran, sin embargo, otra posibilidad. Tienen la hipótesis de que tal vez las membranas celulares no son una necesidad para la vida en todas partes, como vemos que lo son en nuestra Tierra.
Una función crucial de las membranas celulares en la Tierra es proteger el contenido de una célula para que no se diluya y destruya en grandes masas de agua líquida. Sin embargo, en la superficie de Titán, cualquier hipotética biomolécula portadora de vida existiría en estado sólido, debido a la baja temperatura, y nunca se arriesgaría a tal destrucción por disolución.
Debido a que las hipotéticas biomoléculas en Titán estarían inmóviles, tendrían que depender de la difusión de pequeñas moléculas energéticas, como el gas de hidrógeno o el acetileno, que llegasen a ellas antes de que pudieran crecer o replicarse. Tales moléculas tendrían que ser transportadas a través de la atmósfera circundante o a través de hidrocarburos líquidos, y una membrana, en este caso, impediría la difusión deseada. Una membrana sería probablemente un obstáculo similar en la dirección opuesta, para la necesaria eliminación de los productos de desecho del metabolismo de la biomolécula.
"Por lo tanto, uno puede preguntarse cuál sería el beneficio de tener membranas celulares en condiciones tan diferentes", explica Martin Rahm.
