Desde que era una niña pequeña jugando en el patio de mi casa, de noche acostada en el pasto y mirando hacia el cielo, siempre me he hecho la misma pregunta cada vez que veo hacia la inmensidad del cosmos, ¿cómo es que estamos aquí? y con eso me refiero más bien a ¿cómo es que fuimos creados?. Bueno al crecer y con el paso del tiempo y el avance de la tecnología, Hoy podemos estar más cerca de esa respuesta que nunca, pues bien podría estar flotando entre el polvo y el hielo de las nubes moleculares esas enormes, bellas y misteriosas fábricas cósmicas donde nacen las estrellas, en las que ahora además sabemos que están los ingredientes básicos para el origen de la vida.
Aunque suene a ciencia ficción la Química Orgánica no es exclusiva de la tierra y no solo la materia aburrida que la mayoría reprobamos, en las profundidades frías del espacio interestelar donde las temperaturas rozan el cero absoluto y la luz apenas penetra, átomos simples se combinan sobre diminutos granos de polvo para formar moléculas cada vez más complejas, entre ellas compuestos que en nuestro planeta son fundamentales para construir proteínas, es decir las piezas fundamentales que todos los organismos vivos seamos complejos o no usamos para existir.
Por lo que inmediatamente podrían saltar muchas preguntas interesantes cómo ¿Y qué tal si nuestro propio origen no comenzó en un océano primitivo? Tal vez nuestros inicios pudieron tener lugar y provenir del mismo material donde se forman las estrellas. El presente artículo busca precisamente explorar cómo la química orgánica florece en las nebulosas y que evidencias científicas respaldan esta idea, ya que cada uno de nosotros podría ser literalmente el resultado de una receta escrita en las estrellas.
Por qué buscar proteínas en el espacio
La astroquímica o la ciencia que estudia las moléculas presentes en el espacio, ha comenzado a revelar una conexión increíble entre el cosmos y el origen de la vida. Observaciones realizadas en nebulosas (regiones frías y densas donde se originan las estrellas y los planetas de manera indirecta) han demostrado que el espacio no es químicamente simple sino que albergan una basta diversidad de moléculas orgánicas y de entre todas ellas se encuentran algunos compuestos que son precursores de las proteínas que conocemos de procesos aqui en la tierra. Como ciertos tipos de aminoácidos y moléculas con enlaces y estructuras químicas similares a los que aparecen en estructuras biológicas.
Aunque desafortunadamente es importante aclarar que no se han detectado proteínas completas en el espacio (ya que estas requieren de procesos mucho más rigurosos para formarse), lo que sí parece evidente es que muchos de los componentes fundamentales para la vida, pueden surgir mucho antes de que existan planetas habitables, lo que plantea a una reflexión mucho más profunda en donde podremos encontrar la respuesta a nuestro origen.
¿Qué son las nebulosas?
Una nebulosa es una enorme nube interestelar compuesta principalmente por gas (sobre todo hidrógeno y helio) y polvo microscópico que se encuentra dispersa en el espacio entre las estrellas, como ya habrás podido intuir estas nubes pueden medir decenas o incluso cientos de años luz y presentan densidades muy bajas comparadas con las de la Tierra a veces incluso de solo unos pocos átomos por centímetro cúbico, aunque hay que destacar siguen siendo más densas que el vacío del espacio. Su temperatura varía mucho pues en algunas regiones pueden ser relativamente calientes (miles de grados) si están iluminadas por estrellas cercanas, mientras que las nebulosas más densas y oscuras pueden estar extremadamente frías alrededor de -263 a -253 °C, además de hidrógeno contienen moléculas como agua, monóxido de carbono, amoníaco y compuestos orgánicos simples muchos de los cuales se forman sobre diminutos granos de polvo cubiertos de capas de hielo.
Por esta razón las nebulosas funcionan como verdaderas “fábricas químicas del cosmos” ya que en sus granos de polvo y en el hielo que los recubre los átomos se adhieren, reaccionan y forman moléculas cada vez más complejas. Un ejemplo famoso es la Nebulosa de Orión, una región activa donde nacen nuevas estrellas y donde la radiación de estas estrellas ilumina el gas circundante permitiendo estudiar su química, otro caso igual de interesante es la Nebulosa de Perseo, una región fría y oscura rica en polvo y hielo donde se observan numerosas protoestrellas y donde se han detectado diversas moléculas orgánicas en conjunto, estas condiciones permiten que las nebulosas no solo sean lugares de nacimiento de estrellas y sistemas planetarios sino también laboratorios naturales donde se desarrolla gran parte de la química del universo.
La química del frío extremo: Formación de moléculas orgánicas.
En las nebulosas la temperatura puede descender muchísimo como ya hemos analizado antes y a primera vista estas condiciones parecerían demasiado extremas para permitir reacciones químicas complejas, seguramente nuestros lectores estarán diciendo ahora mismo “Ay cómo es posible que se formen sin agua líquida”, pero mis queridos lectores les tengo interesantes noticias, pues observaciones espectroscópicas y experimentos de laboratorio han demostrado que estas regiones albergan una química orgánica sorprendentemente rica, capaz de producir moléculas que son precursoras de aminoácidos y otras biomoléculas.
Dos mecanismos principales explican cómo se forman estas moléculas en un entorno tan frío a través de reacciones en superficies de granos de polvo cubiertos de hielo y procesos impulsados por radiación energética, ya saben como la radiación ultravioleta y los rayos cósmicos. Durante la 1ra las reacciones en granos de polvo helados pueden explicarse debido a que en las nebulosas densas existen diminutas partículas sólidas conocidas como granos de polvo interestelar compuestas principalmente por silicatos y carbono amorfo que con el tiempo quedan recubiertos por mantos de hielo formados por moléculas simples congeladas como agua, monóxido de carbono, CO₂, amoníaco y metano.
Estos mantos helados funcionan como micro-laboratorios químicos que a diferencia del gas interestelar donde las colisiones moleculares son extremadamente raras, la superficie del hielo permite que los átomos y radicales reaccionen con mayor facilidad pues al adherirse a la superficie helada del grano, los más átomos ligeros (especialmente el hidrógeno) pueden desplazarse por la superficie y cuando dos especies reactivas se encuentran pueden formar una nueva molécula.
El 2do mecanismo pasa a través de la radiación como un motor que le da impulso a nuestra reacción ya que aunque las nebulosas densas están parcialmente protegidas de la radiación estelar todavía reciben energía de dos fuentes fundamentales, los rayos ultravioleta (UV) y los rayos cósmicos (partículas altamente energéticas originadas en supernovas y otros fenómenos violentos). La radiación UV por su parte puede romper moléculas simples presentes en el hielo o en el gas generando radicales altamente reactivos que reaccionan posteriormente formando moléculas grandes, a su vez los rayos cósmicos pueden penetrar profundamente en las nubes moleculares, ionizando átomos y moléculas produciendo iones y electrones energéticos que desencadenan cascadas de reacciones, cuando la radiación interactúa con los mantos de hielo de los granos de polvo generan radicales atrapados en la matriz helada que migran lentamente y al encontrarse forman moléculas orgánicas.
A través de experimentos de laboratorio que simulan hielo interestelar irradiado hemos logrado producir aminoácidos, azúcares simples y bases nitrogenadas, lo que sugiere que la química prebiótica podría comenzar incluso antes de la formación de planetas, y de entre las moléculas orgánicas detectadas en nebulosas y discos protoplanetarios destacan varios precursores importantes de la química prebiótica como el Metanol (CH₃OH) formado principalmente mediante la hidrogenación sucesiva del monóxido de carbono en superficies heladas, la Formamida (NH₂CHO) una molécula particularmente interesante en astrobiología porque contiene simultáneamente carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, que además puede transformarse en nucleobases, aminoácidos y otros compuestos prebióticos, y el Cianuro de hidrógeno (HCN) una de las moléculas más importantes que se forma en el gas interestelar mediante reacciones entre especies que contienen carbono y nitrógeno..
Detección de aminoácidos y moléculas precursoras
La presencia de moléculas orgánicas complejas en el espacio interestelar se ha convertido en uno de los temas más fascinantes de la astroquímica moderna, que estoy segura ha entretenido enormemente a muchos de nuestros lectores. En las últimas décadas observaciones astronómicas combinadas con experimentos de laboratorio han revelado que muchas moléculas consideradas precursores de aminoácidos pueden formarse en nebulosas, discos protoplanetarios y regiones de formación estelar. ¿Pero cómo es que saben esto?, el principal método para identificar estas moléculas a distancia (miles de años luz) es la espectroscopía molecular, una técnica que permite reconocer la “firma” química única de cada molécula en la radiación que emiten o absorben.
Varias investigaciones han reportado posibles evidencias de aminoácidos o de moléculas muy cercanas a ellos especialmente en regiones ricas en química orgánica como el complejo Sagittarius B2, una de las nebulosas más estudiadas de la Vía Láctea. Entre los candidatos más discutidos se encuentra la glicina el aminoácido más simple dado que diversos estudios han identificado líneas espectrales compatibles con glicina aunque muchas detecciones aún se consideran tentativas o en debate dentro de la comunidad científica. Moléculas aromáticas más complejas potencialmente relacionadas con aminoácidos como el triptófano también se investigan mediante espectroscopía infrarroja y una de las pistas más interesantes sobre la posible química prebiótica en el espacio es la detección de moléculas que contienen estructuras químicas similares a los enlaces peptídicos, fundamentales en biología porque conectan aminoácidos para formar proteínas y péptidos.
El descubrimiento de moléculas orgánicas en el espacio ha sido posible gracias a telescopios capaces de observar en longitudes de onda infrarrojas y submilimétricas donde las moléculas emiten o absorben radiación característica, el Spitzer Space Telescope por ejemplo, lanzado en 2003 por la NASA fue uno de los instrumentos más importantes para estudiar regiones de formación estelar, operando en el infrarrojo Spitzer permitió detectar hielos moleculares en discos protoplanetarios, compuestos orgánicos complejos e hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs). El James Webb Space Telescope por su parte, fue lanzado en 2021 y representa un salto enorme en la capacidad de estudiar la química del universo gracias a su sensibilidad infrarroja extremadamente alta puede detectar moléculas orgánicas, estudiar hielos interestelares con gran precisión espectral e identificar firmas químicas complejas en regiones de formación estelar.
Pero ¿Cómo funciona la espectroscopía molecular?, esta técnica fundamental para identificar moléculas en el espacio funciona gracias a que cada molécula posee niveles de energía cuánticos específicos asociados con su rotación molecular, vibraciones de enlaces químicos y transiciones electrónicas. Cuando una molécula absorbe o emite radiación electromagnética produce líneas espectrales características en determinadas longitudes de onda que funcionan como una huella digital molecular, estas líneas se comparan con bases de datos de laboratorio que contienen los espectros de miles de moléculas conocidas y si coinciden, se puede inferir la presencia de esa molécula en el objeto astronómico observado.
¿Se pueden formar proteínas completas en el espacio?
La posibilidad de que proteínas completas se formen directamente en nebulosas espaciales es una pregunta fascinante dentro de la Astroquímica, hasta ahora la evidencia científica indica que sí pueden formarse muchas moléculas orgánicas complejas en el espacio pero la formación de proteínas completas (macromoléculas compuestas por largas cadenas de aminoácidos) sigue siendo extremadamente improbable en las condiciones típicas del medio interestelar pero estudios recientes han abierto interesantes hipótesis sobre cómo podrían generarse precursores clave en regiones de formación estelar.
Las nebulosas presentan condiciones muy distintas a las de los ambientes donde se forman proteínas en la Tierra, algunos factores físicos que limitan la formación de macromoléculas complejas incluyen temperaturas extremadamente bajas lo que reduce la velocidad de muchas reacciones químicas aunque favorezcan su estabilidad y también dificultan procesos químicos que requieren reorganizaciones estructurales. Densidades muy bajas, Incluso en las regiones más densas del medio nebular la densidad típica puede ser de apenas 10³–10⁶ partículas por cm³ que es millones de veces menor que en condiciones terrestres, y por último la radiación ultravioleta, los rayos cósmicos y los choques energéticos pueden romper enlaces químicos complejos, significa que incluso si se formaran moléculas grandes podrían fragmentarse antes de crecer en estructuras más largas.
Las proteínas están formadas por aminoácidos unidos mediante enlaces peptídicos un tipo de enlace químico relativamente específico y la formación de una proteína implica la presencia simultánea de múltiples aminoácidos y energía suficiente para formar enlaces peptídicos. Una de las hipótesis más interesantes propone que las condiciones adecuadas para formar moléculas más complejas podrían aparecer no en las nebulosas mismas sino en los discos protoplanetarios que rodean a estrellas jóvenes ya que en ellos las densidades son mucho mayores, existen gradientes de temperatura y se forman granos de polvo más grandes y cuerpos planetesimales, condiciones permiten que las moléculas formadas en la nebulosa inicial se concentren y evolucionen.
De las nebulosas a los planetas, la entrega cósmica.
Las moléculas orgánicas que se forman en nebulosas no necesariamente permanecen allí para siempre, durante la formación de sistemas planetarios parte de este material queda incorporado en asteroides, cometas y meteoritos, cuerpos que pueden actuar como vehículos naturales para transportar compuestos orgánicos a planetas jóvenes como si se tratara de un didi espacial.
Uno de los ejemplos más importantes de este fenómeno proviene de los meteoritos carbonáceos, osea rocas espaciales primitivas que contienen una gran variedad de moléculas orgánicas, un caso emblemático es el meteorito de Murchison que cayó en Australia en 1969, debido a que análisis de laboratorio revelaron que este meteorito contiene más de 70 tipos diferentes de aminoácidos muchos de los cuales no son comunes en la biología terrestre y aquí es donde se pone emocionante el asunto por que esto sugiere que dichos compuestos pueden sobrevivir al viaje a través del espacio y algunos incluso pueden resistir el impacto con la superficie de un planeta actuando así como cápsulas químicas del material original del sistema solar, preservando moléculas que probablemente se originaron en la nebulosa que dio lugar al Sol (no se ustedes pero ami me hace imaginar el omnitrix llegando a la tierra).
Estos resultados indican que los cometas podrían haber transportado grandes cantidades de material orgánico primitivo hacia los planetas interiores durante las primeras etapas de la formación del sistema solar durante el llamado “bombardeo intenso temprano” donde numerosos impactos de cometas y asteroides pudieron haber enriquecido la superficie de la Tierra primitiva con compuestos orgánicos.
CONCLUSIÓN
Desde las frías nebulosas donde nacen las estrellas hasta los océanos de los planetas jóvenes, la química del universo parece seguir una historia continua de complejidad creciente, en las vastas nubes de gas y polvo interestelar la naturaleza ya es capaz de construir moléculas sorprendentemente complejas, algunas sobreviven al colapso de las nubes que forman nuevas estrellas y quedan atrapadas en asteroides que viajan durante millones de años a través del espacio y cuando estos pequeños mensajeros cósmicos impactan mundos jóvenes pueden depositar la semilla de algo maravilloso. Así la historia de la vida en la Tierra podría no comenzar únicamente en nuestro planeta sino estar profundamente conectada con procesos químicos que ocurrieron mucho antes en regiones remotas de la galaxia.
Cada átomo de carbono en nuestros cuerpos y cada molécula orgánica que sostiene la vida forman parte de una historia que comenzó mucho antes de que existiera la Tierra y comprender esta conexión entre la química del espacio y el surgimiento de la vida no solo amplía nuestro conocimiento científico sino que también cambia nuestra perspectiva sobre nuestro lugar en el cosmos, después de todo estudiar las moléculas en las nebulosas es en cierto modo mirar hacia atrás en el tiempo para entender los primeros capítulos de nuestra propia historia.
Agradecimientos
Para este artículo en particular mando un gran agradecimiento a mis amigas Sandra Mariana y Maria del Carmen quienes me inspiraron a escribir sobre esta sección y mis amigas Mariana Alegría y Jazmin Herrera por apoyarme ampliamente en diversos aspectos en la vida, gracias.
Fuentes
¿Que son las nebulosas? : https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37121737/ Tsuge, M., & Watanabe, N. (2023). Radical reactions on interstellar icy dust grains: Experimental investigations of elementary processes.
La química del frio : Drozdovskaya, M. N., Schroeder, I. R. H. G., Rubin, M., Altwegg, K., van Dishoeck, E. F., Kulterer, B. M., De Keyser, J., Fuselier, S. A., & Combi, M. (2021). Prestellar grain-surface origins of deuterated methanol in comet 67P/Churyumov–Gerasimenko. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 500(4), 4901–4912 https://doi.org/10.1093/mnras/staa3387
He, J., Simons, M., Fedoseev, G., Chuang, K.-J., Qasim, D., Lamberts, T., Ioppolo, S., McGuire, B. A., Cuppen, H. M., & Linnartz, H. (2022). Methoxymethanol formation starting from CO hydrogenation. Astronomy & Astrophysics, 659, A65. https://doi.org/10.1051/0004-6361/202142414
Detección de aminoácidos y moléculas precursoras : Herbst, E., & van Dishoeck, E. F. (2009). Complex Organic Interstellar Molecules. Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 47, 427–480. https://doi.org/10.1146/annurev-astro-082708-101654
Telescopio espacial spitzer: https://science.nasa.gov/resource/el-telescopio-espacial-spitzer/
Telescopio espacial James Webb: https://ciencia.nasa.gov/mission/webb/
Formacion de proteinas completas en el espacio:Ioppolo, S., Hopkinson, A., et al. (2025). An interstellar energetic and non-aqueous pathway to peptide formation. Nature Astronomy. https://www.nature.com/articles/s41550-025-02765-7
De las nebulosas a los planetas la entrega cósmica : Aminoácidos en meteoritos (meteorito Murchison) : https://www.nature.com/articles/296837a0
Revisión sobre aminoácidos en meteoritos: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0273117783900364
Evidencia moderna de compuestos orgánicos en asteroides (misión OSIRIS-REx):https://www.space.com/astronomy/asteroids/asteroid-bennu-samples-nasa-transported-to-earth-reveal-lifes-building-blocks-could-be-pretty-widespread
