Por Canuto  

Investigadores del MIT descubrieron que péptidos cortos pueden permanecer estables y adoptar estructuras definidas en el ácido sulfúrico concentrado de las nubes de Venus, un resultado que amplía los escenarios considerados en la búsqueda de vida.
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  • Péptidos analizados por investigadores del MIT permanecieron estables durante muchas semanas en soluciones con 98% de ácido sulfúrico.
  • Las moléculas adoptaron bucles omega, estructuras tridimensionales que podrían facilitar funciones biológicas.
  • El hallazgo no demuestra vida en Venus, pero respalda la investigación de entornos planetarios diferentes a la Tierra.

 

Un Venus menos descartado

La búsqueda científica de vida fuera de la Tierra suele concentrarse en planetas y lunas con agua líquida en la superficie, porque ese entorno sustenta la biología conocida. Sin embargo, un estudio de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts plantea que las nubes de Venus también merecen atención, pese a su composición extremadamente corrosiva y a las condiciones muy distintas de nuestro planeta.

Según MIT News, las nubes venusinas están compuestas aproximadamente por 98% de ácido sulfúrico, una concentración que durante años llevó a pensar que las moléculas biológicas complejas no podrían sobrevivir allí. La nueva investigación muestra que algunos péptidos cortos, cadenas formadas por aminoácidos, no solo resisten ese ambiente durante periodos prolongados, sino que además pueden plegarse en formas tridimensionales bien definidas.

El resultado no constituye una prueba de vida presente o pasada en Venus, y los investigadores tampoco afirman haber encontrado organismos en el planeta. Su importancia está en demostrar que una condición considerada casi incompatible con la química biológica puede conservar moléculas capaces de adquirir estructuras potencialmente funcionales.

Venus mantiene una superficie demasiado caliente para resultar hospitalaria, pero su capa de nubes se extiende entre 30 y 40 millas sobre el suelo y presenta temperaturas más moderadas. Esa franja atmosférica se convierte así en un escenario de interés para estudiar si ciertos compuestos podrían persistir, interactuar y quizá participar en procesos químicos complejos.

El experimento con ácido sulfúrico

El trabajo forma parte de una línea de investigación iniciada en 2020 por el laboratorio de Sara Seager, profesora Class of 1941 de Ciencias Planetarias en el MIT y docente de los departamentos de Física y de Aeronáutica y Astronáutica. En etapas anteriores, el equipo examinó ácidos nucleicos, lípidos y aminoácidos mediante espectroscopía de resonancia magnética nuclear, una técnica que permite estudiar las propiedades magnéticas de los núcleos atómicos dentro de las moléculas.

Esos experimentos iniciales indicaron que varios componentes fundamentales de la biología podían permanecer intactos en soluciones de ácido sulfúrico casi puro. El siguiente desafío consistió en comprobar si los péptidos, que son más complejos que los aminoácidos individuales, podían conservar sus enlaces y adoptar formas organizadas después de permanecer en un medio tan agresivo.

Para analizar esa cuestión, Seager unió esfuerzos con Mei Hong, profesora de Química del MIT y especialista en resonancia magnética nuclear. El laboratorio de Hong cuenta con un espectrómetro de solución NMR de 800 megahercios, instrumento utilizado para observar tanto la estabilidad química de los péptidos como los cambios en su estructura.

Los científicos se sorprendieron al comprobar que los péptidos examinados seguían estables durante muchas semanas. La explicación propuesta se relaciona con la escasez de agua en una solución con 98% de ácido sulfúrico, ya que la hidrólisis, reacción que rompe los enlaces peptídicos, necesita agua para producirse.

Bucles omega y posible función

Uno de los compuestos analizados fue HHQ, un péptido sintético de siete aminoácidos que Hong había estudiado previamente por su participación en la formación de fibrillas amiloides catalíticas. En agua, HHQ forma hojas beta planas que con el tiempo pueden organizarse en fibrillas largas, pero en ácido sulfúrico concentrado adopta una configuración completamente distinta, parecida a la letra griega omega.

Los investigadores observaron bucles omega también en HHQ13, una versión más larga del mismo péptido, y en K7, una molécula diferente que contiene siete aminoácidos. Su hipótesis es que las moléculas de ácido sulfúrico funcionan como una especie de andamio químico, porque se introducen en el centro de cada bucle y ayudan a mantener su forma.

En proteínas naturales disueltas en agua, los bucles omega pueden participar en el plegamiento y en el reconocimiento molecular, procesos que permiten a una proteína adoptar una arquitectura concreta y unirse a objetivos específicos. Todavía no se sabe si esas estructuras tendrían funciones biológicas equivalentes en el entorno ácido de Venus, pero su existencia contradice la idea de que los péptidos necesariamente se desorganizarían o destruirían allí.

Mei Hong explicó que la estabilidad observada y la formación de estructuras tridimensionales definidas constituyen dos hallazgos distintos, pero relacionados. Para Sara Seager, la posibilidad de que los péptidos sobrevivan y se plieguen es especialmente relevante porque la vida necesita moléculas con formas precisas para reconocer objetivos y ejecutar funciones químicas.

Implicaciones para la búsqueda de vida

Janusz Petkowski, profesor asistente de investigación en la Universidad de Ciencia y Tecnología de Wroclaw, también figura entre los autores principales del trabajo. Jia Yi Zhang, estudiante de posgrado del MIT, es el autor principal, mientras que el expostdoctorado del MIT Aurelio Dregni participó igualmente en la investigación, publicada esta semana en Proceedings of the National Academy of Sciences.

Adriaan Bax, jefe de la Sección de NMR Biofísica del Laboratorio de Física Química del Instituto Nacional de Diabetes y Enfermedades Digestivas y Renales, calificó los resultados como importantes e inesperados. Bax, quien no participó en el estudio, señaló que la conservación de un orden conformacional sustancial en ácido sulfúrico concentrado respalda la posibilidad de que existan estructuras oligopeptídicas o proteicas plegadas en atmósferas muy diferentes a la terrestre.

El estudio también se conecta con una pregunta sobre los materiales que llegan naturalmente a Venus. Meteoritos que contienen bloques de construcción de péptidos ingresan regularmente en su atmósfera, por lo que los investigadores consideran posible que esas moléculas hayan podido servir como componentes de procesos químicos más complejos, siempre que lograran resistir las gotas ácidas de las nubes.

Seager sostiene que la exploración no debería limitarse a planetas que sean copias cercanas de la Tierra, porque la diversidad de mundos podría incluir muchos entornos parecidos a Venus. La científica, quien se incorporará a la facultad de la Universidad de Toronto en octubre, también lidera las Misiones Morning Star a Venus y considera que estos resultados amplían el rango de escenarios que merecen ser investigados.

Qué estudiarán a continuación

El equipo planea examinar moléculas de ácido nucleico peptídico, conocidas como PNA, que son estructuras sintéticas parecidas al ADN, aunque sustituyen el esqueleto de azúcar y fosfato por uno peptídico. El laboratorio de Seager ya había mostrado que el PNA de una sola hebra permanece estable en ambientes muy ácidos, y ahora busca determinar si una versión de doble hebra conserva también su integridad.

Los investigadores pretenden analizar además péptidos más largos para comprobar si forman bucles omega como los compuestos estudiados o si desarrollan otras arquitecturas. Esa etapa será necesaria para evaluar si el comportamiento observado en moléculas cortas puede extenderse a estructuras con mayor complejidad química.

La investigación recibió financiamiento de la Alfred P. Sloan Foundation, la NOMIS Foundation y los National Institutes of Health. Aunque los experimentos se realizaron en el laboratorio y no dentro de las nubes de Venus, ofrecen datos concretos para diseñar futuras pruebas sobre la estabilidad molecular en condiciones atmosféricas similares.

Por ahora, la conclusión más prudente es que el ácido sulfúrico concentrado no elimina automáticamente toda posibilidad de química biológica compleja. El hallazgo abre una puerta para estudiar moléculas capaces de conservar forma y estabilidad en Venus, pero aún queda por demostrar si pueden interactuar, reproducirse o sostener sistemas que merezcan llamarse vida.

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