Ejercicio 2
Investigo los componentes de la atmósfera primitiva según el experimento de Miller, explico cómo se formaron los aminoácidos a partir de esos compuestos y comparo con los componentes de la atmósfera actual.
Paso 1 — Componentes de la atmósfera primitiva
- Según Oparin y Haldane, y tal como recreó Stanley Miller en 1953, la atmósfera primitiva carecía de oxígeno libre (\text{O}_2) y era reductora.
- Los gases que Miller incluyó en su crisol fueron: metano (\text{CH}_4), amoníaco (\text{NH}_3), hidrógeno (\text{H}_2) y vapor de agua (\text{H}_2\text{O}), en proporciones aproximadas de 1:1:1:2.
- Algunos modelos también agregan sulfuro de hidrógeno (\text{H}_2\text{S}) y monóxido de carbono (\text{CO}) en menores cantidades.
- Las fuentes de energía que actuaron fueron: descargas eléctricas (rayos), radiación ultravioleta, calor volcánico y luz.
Paso 2 — Formación de los aminoácidos
- Las descargas eléctricas rompen los enlaces de \text{CH}_4, \text{NH}_3, \text{H}_2 y \text{H}_2\text{O}, generando radicales libres y moléculas simples como cianuro de hidrógeno (\text{HCN}) y formaldehído (\text{HCHO}).
- El \text{HCN} y el \text{HCHO} reaccionan con el amoníaco y el agua en la síntesis de Strecker: por ejemplo, \text{CH}_3\text{CHO} + \text{NH}_3 + \text{HCN} \rightarrow \text{CH}_3\text{CH(NH}_2\text{)CN} \rightarrow \text{alanina}
- Al condensarse el vapor de agua («lluvia primordial»), los productos se disuelven y se acumulan en el océano, que Miller llamaría «caldo primitivo».
- Al analizar el residuo, Miller identificó varios aminoácidos: glicina, alanina, ácido aspártico y ácido glutámico, además de azúcares y bases nitrogenadas.
- Conclusión: los aminoácidos se formaron por síntesis abiótica a partir de gases simples, sin intervención de seres vivos.
Paso 3 — Comparación con la atmósfera actual
- La atmósfera actual es oxidadora porque contiene \text{O}_2 (aprox. 21\,\%) producto de la fotosíntesis.
- Predomina el nitrógeno (\text{N}_2, 78\,\%), gas que no estaba libre en la atmósfera primitiva (el N estaba como \text{NH}_3).
- El \text{CO}_2 pasó a ser minoritario (0{,}04\,\%) porque fue fijado por los organismos y por la disolución en océanos.
- Desaparecieron prácticamente el \text{CH}_4 y el \text{H}_2 libres; el \text{O}_2 casi no existía antes.
- Por eso, hoy los aminoácidos no se forman por vía abiótica en la naturaleza: el \text{O}_2 oxida y destruye esas moléculas.
Cuadro completo:
| Compuestos químicos de la atmósfera primitiva | Formación de aminoácidos | Compuestos químicos de la atmósfera actual |
|---|---|---|
| Metano (\text{CH}_4) | La descarga eléctrica rompe \text{CH}_4 en radicales que dan origen a \text{HCN} y \text{HCHO}, precursores de los aminoácidos | Nitrógeno (\text{N}_2), 78\,\% |
| Amoníaco (\text{NH}_3) | El \text{NH}_3 aporta el nitrógeno que se incorpora al grupo amino (-\text{NH}_2) de cada aminoácido | Oxígeno (\text{O}_2), 21\,\% |
| Hidrógeno (\text{H}_2) | El \text{H}_2 participa en las reducciones que forman la esqueleto de carbono e hidrógeno | Argón (Ar), 0{,}93\,\% |
| Vapor de agua (\text{H}_2\text{O}) | El \text{H}_2\text{O} actúa como medio de reacción y transporta los productos al «caldo primitivo» | Dióxido de carbono (\text{CO}_2), 0{,}04\,\% |
| Ausencia de \text{O}_2 libre (atmósfera reductora) | Sin \text{O}_2, los aminoácidos formados no se oxidan ni se destruyen | Presencia de \text{O}_2 (atmósfera oxidadora) |
| Posibles trazas: \text{H}_2\text{S}, \text{CO} | Aportan azufre (Met, Cys) y carbono adicional a las moléculas orgánicas | Vapor de agua (\text{H}_2\text{O}) variable, 0{,}1–4\,\% |
| Fuentes de energía: rayos, radiación UV, calor volcánico | La energía rompe enlaces y permite que se formen nuevos enlaces \text{C–C} y \text{C–N} | Ozono (\text{O}_3) en la estratosfera, que filtra la radiación UV |
Respuesta
La atmósfera primitiva (\text{CH}_4, \text{NH}_3, \text{H}_2, \text{H}_2\text{O}, sin \text{O}_2) permitió que, por energía eléctrica y UV, se sintetizaran aminoácidos abióticamente; la actual (\text{N}_2 78\,\%, \text{O}_2 21\,\%) es oxidadora y ya no favorece esa síntesis.
