El fósforo que cayó del cielo

u investigación muestra que los meteoritos pueden haber proporcionado más fósforo del que ocurre naturalmente en nuestro planeta, el suficiente como para permitir la formación de las biomoléculas que eventualmente se reunieron para formar organismos replicantes vivos.

El fósforo es un elemento central para la vida. Forma la columna vertebral del ARN y del ADN porque conecta las bases genéticas de estas moléculas creando largas cadenas. Es vital para el metabolismo porque está relacionado con el combustible fundamental de la vida, el trifosfato de adenosina (ATP), la energía que impulsa el crecimiento y el movimiento. Y el fósforo es parte de la arquitectura vital: se encuentra en los fosfolípidos que conforman las paredes celulares y en los huesos de los vertebrados.

"En términos de masa, el fósforo es el quinto más importante de los elementos biológicos, luego del carbono, del hidrógeno, del oxígeno y del nitrógeno", dijo Matthew A. Pasek, candidato doctoral del departamento de ciencias planetarias y del Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona.

Pero agregó que ha sido un misterio el lugar de procedencia del fósforo terrestre.

El fósforo es mucho menos común en la naturaleza que el hidrógeno, el oxígeno, el carbono y el nitrógeno.

Pasek cita estudios recientes que muestran que hay aproximadamente un átomo de fósforo por cada 2,8 millones de átomos de hidrógeno en el cosmos, uno cada 49 millones de átomos de hidrógeno en los océanos, y uno cada 203 átomos de hidrógeno en las bacterias. En forma similar, hay solamente un átomo de fósforo por cada 1.400 átomos de oxígeno en el cosmos, uno por cada 25 millones de átomos de oxígeno en los océanos, y uno por cada 72 átomos de oxígeno en las bacterias. Los números para los átomos de carbono y nitrógeno son, respectivamente, un átomo de fósforo por cada 680 y 230 en el cosmos, 974 y 633 en los océanos, y 116 y 15 en las bacterias.

"Como el fósforo es mucho menos común en el ambiente que en la vida, conocer el comportamiento del fósforo en la Tierra primitiva nos daría claves acerca del origen de la vida", dijo Pasek.

La forma terrestre más común del elemento es un mineral llamado apatita. Cuando se la mezcla con el agua, la apatita libera solamente pequeñas cantidades de fosfato. Los científicos han intentado calentar la apatita hasta altas temperaturas, combinándola con varios compuestos extraños y super-energéticos, y aún experimentando con compuestos fosfóricos desconocidos en la Tierra. Esta investigación no ha logrado explicar la procedencia del fósforo de la vida, hizo notar Pasek.

Pasek comenzó trabajando con Dante Lauretta, un profesor asistente de ciencias planetarias de la UA, sobre la idea de que los meteoritos son la fuente del fósforo que se encuentra en la vida terrestre. El trabajo fue inspirado por anteriores experimentos de Lauretta que mostraban que el fósforo se concentró en las superficies metálicas que se corroyeron en el sistema solar primitivo.

"Este mecanismo natural de concentración de fósforo en presencia de un catalizador orgánico conocido (tal como un metal ferroso) me hizo pensar que la corrosión acuosa de los minerales meteoríticos podría llevar a la formación de importantes biomoléculas integradas por fósforo", dijo Lauretta.

"Los meteoritos poseen varios minerales diferentes que contienen fósforo", dijo Pasek. "El más importante, con el que hemos trabajado recientemente, es el fosfato de hierro-níquel, conocido como schreibersita".

La schreibersita es un compuesto metálico extremadamente raro en la Tierra. Pero se le encuentra en los meteoritos, especialmente en los meteoritos de hierro, que están salpicados por granos de schreibersita o surcados por vetas rosadas de este compuesto.

En el pasado mes de abril, Pasek, la estudiante no graduada de UA Virginia Smith, y Lauretta, combinaron schreibersita con agua fresca de-ionizada a temperatura ambiente. Luego analizaron la mezcla líquida utilizando la resonancia magnética nuclear (NMR = Nuclear Magnetic Resonance).

"Vimos que se formaba todo montón de compuestos de fósforo", dijo Pasek. "Uno de los más interesantes que hallamos fue el P2-O7 (dos átomos de fósforo con siete átomos de oxígeno), una de las formas de fosfato bioquímicamente más útiles, similar a la que se encuentra en el ATP.

Experimentos previos habían logrado la síntesis de P2-O7, pero a altas temperaturas o bajo otras condiciones extremas, y no simplemente disolviendo un mineral en agua a temperatura ambiente, dijo Pasek.

"Esto nos permite constreñir de alguna manera el lugar donde pueden haber ocurrido los orígenes de la vida", dijo. "Si se va a tener una vida basada en fósforo, es probable que ocurra cerca de una región con agua dulce donde haya caído recientemente un meteorito. Podemos llegar tan lejos como para pensar, quizás, que fuera un meteorito de hierro. Los meteoritos de hierro poseen de 10 a 100 veces más schreibersita que los otros tipos de meteoritos".

"Creo que los meteoritos jugaron un papel crítico en la evolución de la vida a causa de algunos de los minerales, especialmente el P2-O7, que son utilizados en el ATP, en la fotosíntesis, en la formación de nuevos enlaces fosfatados con compuestos orgánicos (que contienen carbono), y en una variedad de otros procesos bioquímicos", dijo Pasek.

"Pienso que uno de los aspectos más atractivos de este descubrimiento es el hecho de que los meteoritos de hierro se forman por el proceso de diferenciación planetesimal", dijo Lauretta. Es decir que los bloques básicos de los planetas, llamados planetesimales, forman a la vez un núcleo metálico y un manto de silicatos. Los meteoritos de hierro representan el núcleo metálico, y los otros tipos de meteoritos, llamados condritas, representan el manto."

"Nadie había comprendido antes de que una etapa tan crítica en la evolución planetaria pudiera estar unida al origen de la vida", agregó. "Este resultado limita los lugares donde, en nuestro sistema solar y en otros, podría originarse la vida. Requiere un cinturón de asteroides donde los planetesimales pueden crecer hasta alcanzar un tamaño crítico (alrededor de 500 kilómetros de diámetro) y un mecanismo que pueda trastornar estos cuerpos y enviarlos hacia el sistema solar interior".

Júpiter impulsa a los planetesimales hacia el sistema solar interior, dijo Lauretta, y por lo tanto limita las oportunidades de que los planetas y las lunas del sistema solar exterior obtengan las formas reactivas de fósforo que utilizan las biomoléculas esenciales para la vida terrestre.

Los sistemas solares que carezcan de un objeto del tamaño de Júpiter que pueda perturbar y enviar a los asteroides ricos en minerales hacia los planetas terrestres tendrán pocas probabilidades de desarrollar vida, agregó Lauretta.