CO₂ supercrítico y la solución a la paradoja del agua en la abiogénesis

## CO₂ supercrítico: La clave para resolver la paradoja del agua en la abiogénesis

El entorno acuoso, considerado la cuna natural de la vida, genera una contradicción fundamental: las reacciones clave para sintetizar nucleótidos y péptidos en agua son termodinámicamente desfavorables sin enzimas, las cuales solo podrían surgir después de que la vida misma apareciera. Un nuevo estudio propone una solución mediante dióxido de carbono supercrítico (scCO₂) como medio que supera esta contradicción gracias a sus únicas propiedades fisicoquímicas.

Paradoja del agua: Callejón sin salida termodinámico

Las hipótesis clásicas de la abiogénesis que asumen el origen de la vida en agua enfrentan una contradicción aparentemente irresoluble. Las reacciones de policondensación para sintetizar péptidos y nucleótidos requieren eliminar moléculas de agua, lo cual es termodinámicamente difícil en un entorno acuoso. Mientras tanto, las enzimas que catalizan tales reacciones en los organismos modernos solo podrían surgir después de que se formaran los primeros sistemas vivos. El análisis de ciclos metabólicos arcaicos (acetogénesis, ciclo TCA inverso) muestra que los organismos tempranos absorbían CO₂ y liberaban agua, lo opuesto directo a la fotosíntesis. Esto sugiere un entorno con alto contenido de CO₂ como más probable para el origen de la vida.

CO₂ supercrítico: El medio de reacción ideal

A temperaturas superiores a 31 °C y presiones por encima de 73 atm, el dióxido de carbono entra en estado supercrítico (scCO₂), combinando propiedades de gas y líquido. Tal medio:

• Presenta alta solubilidad para compuestos orgánicos
• Permite la formación de microgotas de agua al reducir la presión
• Favorece la fosforilación de nucleósidos con la orientación correcta del grupo fosfato

Los experimentos muestran que en scCO₂ con 10 % de agua añadida, los rendimientos de nucleótidos (AMP, GMP, CTP, UMP) alcanzan el 10 %: tres veces más altos que los métodos de secado. Críticamente, el fosfato se une precisamente al carbono 5 de la ribosa, esencial para la posterior polimerización en RNA.

Microcontenedores y superficies catalíticas

En scCO₂ se forman microgotas de agua estables de 1–10 μm de diámetro que actúan como cámaras de reacción. Surgen de dos formas:

• Cuando el scCO₂ fluye a través de rocas porosas, el agua adsorbida se libera
• Ante caídas bruscas de presión/temperatura, se precipita el condensado

Estas gotas acumulan moléculas orgánicas polares (nucleósidos, aminoácidos) provenientes del espacio —su presencia confirmada por el análisis de muestras del asteroide Ryugu—. Al mismo tiempo, el scCO₂ transporta compuestos no polares, creando condiciones para sus interacciones en la interfaz de fases.

Monóxido de carbono y sulfuro de hidrógeno: Portadores primarios de energía

El análisis de atmósferas planetarias muestra que el CO es el tercer componente más abundante en el universo después de H₂ y He. En fuentes geotérmicas terrestres, su concentración supera el 1 % del CO₂. Experimentos de 1997 y posteriores revelaron:

• A 100 °C en presencia de sulfuros de Ni/Fe, CO + H₂S sintetizan:

- Acetato (CH₃CO₂⁻), análogo de la vía metabólica básica de LUCA

- Metanotiol (CH₃SH), precursor de la coenzima A

• El níquel juega un rol clave: incluso sin hierro, el sulfuro de níquel cataliza la formación de:

- Ácidos acético y fórmico

- Ácidos propiólico e isobutírico (lípidos más simples)

El mecanismo de crecimiento iterativo de cadenas hidrocarbonadas en la superficie de NiS se asemeja a las vías biosintéticas modernas. Cada ciclo añade un grupo -CH₂-, pero la síntesis práctica se limita a compuestos C3–C4 debido a reacciones de oxidación/reducción competidoras.

Puntos clave

• Ventaja termodinámica: Las reacciones que absorben CO₂ y liberan H₂O proceden con mayor facilidad en un medio de CO₂, según el principio de Le Chatelier
• Selectividad en fosforilación: El scCO₂ asegura la unión correcta del fosfato a la ribosa (posición 5), crítica para el RNA
• Rol catalítico del níquel: NiS cataliza la síntesis de metabolitos clave incluso sin hierro
• Prevalencia cósmica: Condiciones de scCO₂ existen en Venus, Marte y en las capas profundas de la Tierra
• Apoyo experimental: Todas las etapas, desde nucleótidos hasta lípidos, se han reproducido en laboratorio

Estos hallazgos forman un modelo coherente en el que el entorno de scCO₂ resuelve la paradoja del agua mediante microcontenedores, superficies catalíticas y reacciones termodinámicamente favorables. El descubrimiento abre el camino a nuevos experimentos en síntesis de protocélulas y a una reevaluación de los criterios de habitabilidad de exoplanetas.

— Editorial Team