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.
Contexto
En 1953 Stanley Miller simuló la Tierra primitiva en un aparato cerrado: calentó agua (evaporación), mezcló gases, aplicó descargas eléctricas (relámpagos) y enfrió el vapor (lluvia), recogiendo después el precipitado y analizándolo por cromatografía.
- La mezcla de gases representaba la atmósfera primitiva: ext{CH}_{4} (metano), \text{NH}_{3} (amoníaco), \text{H}_{2} (hidrógeno) y \text{H}_{2}\text{O} (vapor de agua), sin oxígeno libre.
- Las descargas eléctricas aportaron energía para romper los enlaces de esos gases y generar radicales reactivos.
- Los fragmentos se recombining en el agua: el carbono del \text{CH}_{4} y el nitrógeno del \text{NH}_{3} forman el esqueleto de los aminoácidos, y el \text{H}_{2}\text{O} aporta el oxígeno del grupo carboxilo.
- La reacción global esquemática:
\text{CH}_{4} + \text{NH}_{3} + \text{H}_{2}\text{O} \xrightarrow{\text{energía eléctrica}} \text{NH}_{2}\text{-CH}_{2}\text{-COOH} + \text{otras moléculas orgánicas}
- Miller identificó glicina y alanina (y luego otros 20 compuestos orgánicos), lo que demostró que los bloques de la vida pueden originarse abióticamente.
- La atmósfera actual, por contraste, es oxidante: domina el \text{N}_{2} y hay \text{O}_{2} libre, que destruiría las moléculas orgánicas recién formadas; por eso la síntesis abiótica solo era posible en el pasado.
Tabla comparativa completa
| Compuestos químicos de la atmósfera primitiva | Formación de aminoácidos | Compuestos químicos de la atmósfera actual |
|---|---|---|
| \text{CH}_{4} (metano) | Fuente de carbono e hidrógeno: sus átomos de C forman el esqueleto carbonado del aminoácido | \text{N}_{2} (nitrógeno), ~78 % |
| \text{NH}_{3} (amoníaco) | Fuente de nitrógeno: aporta el grupo amino \text{-NH}_{2} | \text{O}_{2} (oxígeno), ~21 % |
| \text{H}_{2} (hidrógeno molecular) | Medio reductor: favorece que los radicales se unan y no se oxiden | \text{Ar} (argón), ~0,93 % |
| \text{H}_{2}\text{O} (vapor de agua) | Aporta el oxígeno del grupo carboxilo \text{-COOH} y constituye el océano donde se acumulan los productos | \text{CO}_{2} (dióxido de carbono), ~0,04 % |
| Ausencia de \text{O}_{2} libre | Permite que las moléculas orgánicas se conserven sin oxidarse | Vapor de agua (\text{H}_{2}\text{O} en estado gaseoso), variable |
| Descargas eléctricas (relámpagos) | Aportan la energía que rompe enlaces y dispara la síntesis (no es un gas, pero es parte del sistema) | \text{O}_{3} (ozono) en la estratosfera, que filtra la radiación UV |
| Posible presencia de \text{H}_{2}\text{S} y \text{CH}_{4} de origen volcánico | El azufre del \text{H}_{2}\text{S} permite formar aminoácidos azufrados (cisteína, metionina) | Cantidades trazas de \text{CH}_{4}, \text{NH}_{3} y gases nobles (\text{Ne}, \text{He}, \text{Kr}, \text{Xe}) |
Comparación clave
- La atmósfera primitiva era reductora (con H y sin \text{O}_{2}), la actual es oxidante (con \text{O}_{2}).
- El \text{O}_{2} actual impide hoy la síntesis abiótica de aminoácidos a gran escala.
- El \text{N}_{2} ya existía en ambos casos; lo que cambió radicalmente fue el oxígeno libre, producto de la fotosíntesis de los organismos unicelulares.
Tabla completada: \text{CH}_{4}, \text{NH}_{3}, \text{H}_{2} y \text{H}_{2}\text{O} sin \text{O}_{2} generan aminoácidos (glicina, alanina) con energía eléctrica; la atmósfera actual es \text{N}_{2} + \text{O}_{2} y es oxidante.
