Detectan azúcar en el espacio interestelar desde los radiotelescopios de Yebes en Guadalajara y Pico Veleta en Sierra Nevada

Encontrar un azúcar en el medio interestelar puede parecer imposible. Sin embargo, un equipo internacional ha logrado detectar por primera vez un azúcar en el espacio: la eritrulosa, un monosacárido de cuatro átomos de carbono, en una nube molecular situada cerca del centro de nuestra galaxia, conocida como G+0.693−0.027. ¿Cómo es posible reconocer una molécula a una distancia tan enorme? Al igual que una huella dactilar, cada molécula posee una firma característica que permite identificarla. En este caso, esa huella es su espectro rotacional: el conjunto de frecuencias de microondas asociado a la rotación de la molécula y característico de cada estructura molecular. Para identificar la eritrulosa era imprescindible obtener previamente ese espectro en el laboratorio.

El reto era considerable, ya que esta molécula absorbe fácilmente agua del ambiente y se descompone al calentarse. Los autores superaron esta dificultad mediante una innovadora técnica de vaporización con pulsos láser ultrarrápidos, que permitió registrar por primera vez su espectro rotacional en fase gaseosa. La identificación se vio reforzada por cálculos de química cuántica y modelos astroquímicos que muestran una ruta de formación químicamente plausible sobre los hielos que recubren los granos de polvo interestelar. Sorprendentemente, la eritrulosa es al menos ocho veces más abundante que azúcares similares de tres carbonos, que no se detectan pese a la altísima sensibilidad del estudio.

Conviene matizar que esto no implica que la eritrulosa llegara a la Tierra ni que interviniera en el origen de la vida; su interés está en mostrar que la química interestelar puede generar moléculas de creciente complejidad, combinando observación astronómica, espectroscopía de laboratorio y química teórica.

Los autores de este artículo describen por primera vez la detección de un azúcar, la eritrulosa, en el espacio interestelar. Hasta la fecha, la utilización de métodos astroquímicos había permitido detectar más de 340 moléculas de distinto tamaño y complejidad molecular, pero los azúcares de tres o más átomos de carbono permanecían ocultos. Este hecho contrastaba con la importancia que esta familia de compuestos tiene en la bioquímica actual, como fueles metabólicos y componentes de los ácidos nucleicos, y presumiblemente en la química que condujo al origen de la vida. Azúcares esenciales como la ribosa y la glucosa se habían detectado además en meteoritos y en el asteroide Bennu, lo que hacía pensar que una fuente abundante de estos ladrillos de la vida era exógena, es decir, no generados en la tierra sino procedentes del exterior a través de impactos de meteoritos hace aproximadamente entre 4.450 y 3.900 millones de años. No se tenía una idea clara, sin embargo, sobre cómo se habían generado los azúcares de dichos cuerpos celestes. El trabajo que ahora se publica arroja algo de luz sobre su formación en los granos de polvo helados que existen en el espacio interestelar, más concretamente en una región central de la galaxia especialmente rica en compuestos orgánicos. En una fase posterior de su evolución cósmica, esos granos de polvo se irían agregando para dar lugar a asteroides, planetesimales y protoplanetas.

El trabajo, que no solo comprende estudios espectroscópicos con datos proporcionados por radiotelescopios, sino también cálculos computacionales para entender el mecanismo de formación de la eritrulosa en esas condiciones y la modelización de la evolución de este y otros azúcares en el espacio interestelar, es importante por varios motivos. En primer lugar, por el salto de complejidad que se ha dado en el tipo de moléculas que pueden detectarse con estos métodos.

Hasta hace poco solo era posible detectar biomoléculas de uno y dos carbonos, todavía muy alejadas de la complejidad estructural que observamos en el metabolismo. En este sentido, aunque la detección de azúcares de cinco y seis carbonos sería mucho más relevante desde una perspectiva bioquímica, este hallazgo sugiere que podría ser posible si están ahí fuera.

Por otro lado, encontrar mecanismos de formación de azúcares alternativos a los métodos prebióticos que se conocen, principalmente la reacción de la formosa, que transcurre en medio acuoso, podría permitir sortear algunos problemas que plantea esta última: en concreto, que no genera ribosa, el azúcar esencial para la formación de ARN. Este problema ha estado limitando la teoría del mundo ARN desde hace mucho tiempo, y hoy en día no existe una solución satisfactoria.

Con todo, queda un camino muy largo hasta entender en toda su complejidad el proceso mediante el cual un conjunto de moléculas más o menos diverso condujo a las primeras poblaciones de sistemas protocelulares con capacidad para automantenerse, reproducirse y evolucionar. Encontrar en el espacio algunos de esos componentes moleculares básicos es sin duda un paso importante en esa dirección.

Lo primero que hay que decir es que este trabajo no resuelve el problema del origen de la vida o el origen de moléculas como el ADN o ARN. Hay que tener mucho cuidado con las extrapolaciones, pero es un hallazgo novedoso, muy relevante y sumamente interesante.

Es un extraordinario trabajo que combina radioastronomía, espectroscopía molecular y química computacional, confirmando la detección de una molécula de un azúcar, la eritrulosa. El origen de los azúcares es uno de los problemas a resolver en el origen de la vida y su detección en el espacio interestelar nos muestra dos cosas: primero, que pueden formarse en condiciones naturales en el espacio. Segundo, que puede apoyar la hipótesis de que esas moléculas, acumuladas y preservadas en hielos pudieran liberar esos azúcares en entornos propicios para el origen de la vida, como pudo ser la Tierra primitiva.

Además, la eritrulosa forma parte de una familia de azúcares, llamadas cetosas, que son particularmente estables y pensamos que jugaron un papel clave en el proceso de evolución química hacia la vida, siendo, en mi opinión, más relevantes que las conocidas ribosa o glucosa. Una cosa que me ha entristecido al ver el trabajo es que no han hallado glicolaldehído, gliceraldehído y dihidroxiacetona. Estas moléculas están predichas por diversos modelos, incluyendo el modelo computacional del propio trabajo, son extremadamente relevantes en el origen de la vida y, de haberse confirmado su detección, habría sido un resultado mucho más revolucionario.

El problema de este trabajo: es extraordinario a nivel técnico y muestra un resultado muy relevante. Pero puede crear titulares en la prensa que no se ajustan a la realidad.

El trabajo plantea cuestiones que podrían malinterpretarse como falacias non-sequitur: detectan eritrulosa, por tanto, ¿existía materia prima para los primeros ácidos nucleicos? No. Lo único que demuestra el trabajo es que existe eritrulosa en una nube molecular en el espacio, no que llegue a la Tierra u otro lugar donde pudiera emerger la vida; no que sobreviva a ese viaje; no que alcance concentraciones relevantes; no que participe en síntesis prebióticas.

La segunda falacia non-sequitur que puede derivarse es: la eritrulosa se isomeriza a tetrosas, por tanto, podría conducir a TNA, una molécula alternativa al ARN. Es una cadena enorme de inferencias, a la que le faltan al menos cinco pasos experimentales.

La tercera falacia non-sequitur posible es: hay azúcares en Bennu, por tanto, los azúcares interestelares llegan intactos. No. Bennu demuestra existencia final. No demuestra dónde se sintetizaron. Pueden haberse formado en hielos, durante la evolución del disco, en el cuerpo parental o por alteración acuosa. En general, dice que existe eritrulosa interestelar, por tanto, apoya un origen exógeno de los azúcares.

En realidad, solo añade una pieza del puzle. Que exista eritrulosa interestelar solo nos dice que estas moléculas pueden formarse en ese ambiente, no que los azúcares en la Tierra primitiva vinieron por esa vía, del mismo modo que ver gente bajarse de un avión en un aeropuerto no implica que todas las personas de la ciudad vinieron en avión.

La cuarta falacia non-sequitur es el apoyo al origen de la homoquiralidad. Este probablemente sea el punto más débil de toda la discusión. Los autores escriben que el descubrimiento de una molécula quiral apoya la aparición de excesos enantioméricos extraterrestres. Pero la detección radioastronómica no mide ningún exceso enantiomérico. No hay absolutamente ninguna información observacional sobre quiralidad preferencial. La discusión sobre homoquiralidad aquí está fuera de lugar.

Mi valoración final: es un trabajo extraordinario, sugerente, sólido y con un resultado muy relevante a nivel astroquímico. Tiene importantes implicaciones en química prebiótica y origen de la vida, pero hay que tener cuidado con las extrapolaciones e interpretaciones exageradas y especulativas.

Es conocida la presencia de múltiples moléculas orgánicas prebióticas en meteoritos y asteroides, incluidos algunos monosacáridos, pero no está claro cuál es su origen. Una posibilidad obvia es que se formen, inicialmente, en el denominado medio interestelar. Sin embargo, hasta ahora, no se había detectado ningún auténtico sacárido en el mismo. La eritrulosa, un cetomonosacárido de cuatro átomos de carbono, es el primero. Una de las claves para su detección en la nube molecular G+0.693-0.027, ha sido la obtención de su espectro de rotación en el laboratorio gracias a una técnica de vaporización láser ultrarrápida que permite tener el compuesto en fase gaseosa. Las observaciones se han realizado con los telescopios de Yebes 40 m (Guadalajara) y de IRAM 30 (Granada). Pueden comprenderse los posibles mecanismos moleculares de la síntesis de eritrulosa gracias a la modelación cinético-cuántica, por un lado, y astroquímica por otro. Para todo ello, se han empleado, en gran medida, tecnología y software desarrollados en España, tras una amplia experiencia de los correspondientes grupos investigadores en el campo de la astroquímica.