Límite entre la materia inanimada y la vida / un raro fenómeno cósmico / agujero negro extraordinario en el Universo temprano
19/02/2025 EQUIPO EDICIÓNEscritas y relatadas por Juan Manuel Igea
Presidente del Comité de Humanidades
de la Sociedad Española de Alergia e Inmunología Clínica
«El médico que solo sabe medicina, ni medicina sabe»
José de Letamendi y Manjarrés (1828-1897)
Algunas de las noticias científicas más importantes ocurridas en los últimos meses y que nada tienen que ver directamente con la medicina, pero que sería bueno que usted, como médico, conociera
Buscando el límite entre la materia inanimada y la vida
El origen de la vida en la Tierra es uno de los enigmas más fascinantes de la ciencia. Comprender cómo las moléculas simples dieron lugar a sistemas complejos capaces de autorreplicarse y evolucionar es fundamental para explorar tanto nuestra propia existencia como la posibilidad de vida en otros planetas.
En este contexto, las protocélulas —estructuras primitivas que podrían haber sido precursoras de las células actuales— desempeñan un papel clave, ya que habrían permitido la concentración y evolución de moléculas esenciales, como losácidos nucleicos. Desde hace algún tiempo se ha especulado sobre la importancia de las conocidas como «gotas de coacervados» en este contexto. Un coacervado es una microgota sin membrana formada por la separación de fases de macromoléculas cargadas (como proteínas y ácidos nucleicos) en una solución. Estas gotas concentran moléculas en su interior y crean un entorno compartimentado que facilita interacciones químicas, sin necesidad de membranas lipídicas.
El estudio estadounidense que traemos aquí explora cómo esas gotas de coacervados podrían haber sido en realidad las primeras protocélulas estables en la Tierra primitiva precisamente porque pueden concentrar moléculas como el ARN, lo que las hace candidatas ideales para investigar el origen de la vida. Un desafío importante hasta ahora al considerar a estas pequeñas gotas como precursoras de la vida ha sido su tendencia a fusionarse rápidamente y compartir su contenido, lo que impediría la evolución darwiniana tal y como la conocemos.
“Las protocélulas habrían permitido la concentración y evolución de moléculas esenciales”
Los autores de esta investigación descubrieron que exponer los coacervados al agua destilada (en una simulación en el laboratorio de la lluvia o el agua dulce) estabiliza estas gotas al formar enlaces electrostáticos en su superficie. Se comprobó que este proceso evita la fusión de los coacervados y permite la compartimentalización del ARN durante períodos largos. El ARN de mayor tamaño permanece encapsulado por días, mientras que moléculas más pequeñas pueden intercambiarse entre gotas en minutos. Esto podría haber favorecido la evolución de ribozimas funcionales en los entornos prebiológicos de la Tierra primitiva. El estudio plantea así la posibilidad de que ambientes de agua dulce en la Tierra temprana, como depósitos de lluvia o lagos, pudieron proporcionar condiciones esenciales para la formación y estabilidad de estas protocélulas primitivas. Además, los autores apuntan a que estas estructuras podrían haber facilitado procesos clave, como la replicación y evolución de ARN, al permitir una compartimentalización controlada.
En resumen, este modelo ofrece una explicación plausible de cómo surgieron las primeras formas de vida antes de la aparición de membranas celulares más complejas. Esto podría contribuir a entender cómo pudo ser esa misteriosa fase que debió existir entre la materia inerte y la materia viva, probablemente el mayor misterio para entender el origen de la vida.
Referencia bibliográfica:
Agrawal A, Radakovic A, Vonteddu A, Rizvi S, Huynh VN, Douglas JF, Tirrell MV, Karim A, Szostak JW. Did the exposure of coacervate droplets to rain make them the first stable protocells? Sci Adv. 2024 Aug 23;10(34):eadn9657. doi: 10.1126/sciadv.adn9657. Epub 2024 Aug 21. PMID: 39167649; PMCID: PMC11338219.
Descubren un raro fenómeno cósmico que redefine nuestra comprensión del Universo
Un equipo internacional de astrónomos ha identificado un fenómeno cósmico único denominado el «zigzag de Einstein», un raro efecto de lente gravitacional que podría transformar nuestra comprensión de la expansión del Universo y la naturaleza de la energía oscura.
Pero pongámonos en antecedentes. Albert Einstein propuso en 1935 la hipótesis de las lentes gravitacionales en su teoría de la relatividad general de 1915, según la cual un objeto masivo como una estrella o una galaxia podría desviar, en teoría, la luz de un objeto más distante al deformar el espacio-tiempo a su alrededor, creando múltiples imágenes o anillos de luz. Esta hipótesis se comprobó décadas más tarde y, posteriormente, dio lugar a la idea moderna del «zigzag de Einstein», según la cual múltiples lentes gravitacionales situadas en diferentes planos cósmicos podrían generar múltiples imágenes en zigzag de un objeto cuya luz pasara a través de ellas en su camino hacia nosotros. En teoría, sería un fenómeno muy raro, con una probabilidad de ocurrencia estimada en una entre 100 millones de líneas de visión.
En este artículo ha podido observarse precisamente este raro fenómeno en la luz procedente de un núcleo galáctico sumamente brillante originado por un agujero negro supermasivo (o cuásar) situado a 10.000 millones de años luz en la constelación de Draco. Su luz atraviesa dos galaxias en su camino hacia la Tierra que actúan como lentes gravitacionales y producen un zigzagueo que da lugar a seis imágenes distintas del cuásar en el cielo. Todo este sistema —el cuásar, las dos galaxias y las imágenes producidas— se denomina sistema J1721+8842, y no solo es fascinante por su configuración, sino también por su potencial científico.
La luz de ese lejano cuásar, desviada por una galaxia más cercana a él y por otra más lejana, permite estudiar cómo la gravedad de estas enormes estructuras deforma el espacio-tiempo. Este efecto podría proporcionar medidas más precisas de dos parámetros fundamentales en cosmología. Uno es la constante de Hubble, que describe nada menos que la velocidad de expansión del Universo y no está bien definida. Las dos formas actuales de medir esta constante dan resultados dispares. Al medir los retrasos temporales entre las diferentes imágenes del cuásar en el presente experimento, es posible estimar la constante de Hubble de forma más precisa y, con ello, el comportamiento de la energía oscura, la misteriosa fuerza que impulsa esta expansión. Otro es la materia oscura, ya que la presencia de dos galaxias permite analizar su distribución en diferentes escalas.
Finalmente, las observaciones han revelado que la galaxia más lejana que actúa como lente, situada a casi dos tercios del Universo observable, es una de las más distantes conocidas hasta ahora en este tipo de sistemas. Por ello, abre una ventana única para estudiar cómo evolucionaron las galaxias masivas en los primeros miles de millones de años tras el Big Bang.
Este hallazgo cosmológico es, además, un testimonio de los avances tecnológicos de la astronomía moderna. Se trata de una observación posible gracias a que contamos con instrumentos como el telescopio James Webb y el Hubble, junto a modelos computacionales modernos, todo lo cual ha permitido a los científicos identificar y analizar este fenómeno con un nivel de detalle sin precedentes. Las seis imágenes del cuásar, correlacionadas en brillo pero ligeramente desfasadas en el tiempo, confirman la existencia del «zigzag de Einstein» y su utilidad como herramienta para explorar el cosmos.
En resumen, la relevancia de este sistema J1721+8842 va más allá de su rareza. Proporciona una oportunidad única para refinar nuestras medidas de la estructura y dinámica del Universo, abordando discrepancias actuales en la cosmología, como las diferencias en las medidas de la constante de Hubble con distintos métodos. Asimismo, este fenómeno refuerza la idea de que las lentes gravitacionales son laboratorios naturales excepcionales para estudiar la materia oscura, la energía oscura y la evolución galáctica. Este raro sistema, a la vez un desafío y una oportunidad, es una prueba de que el cosmos sigue sorprendiendo incluso a los más experimentados científicos.
Referencia bibliográfica:
Dux F, Millon M, Lemon C, Schmidt T, Courbin F, Shajib AJ, et al. J1721+8842: The first Einstein zig-zag lens. Astron Astrophys. En prensa 2024. Disponible en: https://arxiv.org/abs/2411.04177.
El hallazgo de un agujero negro extraordinario en el Universo temprano
Los agujeros negros, regiones del espacio-tiempo donde la gravedad es tan intensa que nada, ni siquiera la luz, puede escapar, constituyen uno de los fenómenos más fascinantes y enigmáticos del Universo. Se forman continuamente debido al colapso de estrellas masivas al final de su ciclo vital, pero algunos se formaron sorprendentemente al comienzo del Universo. Precisamente, un equipo internacional de científicos ha detectado un agujero negro que se formó aproximadamente 1.500 millones de años después del Big Bang y que tiene propiedades fuera de lo común. Se trata de un descubrimiento crucial para entender los procesos tempranos de formación y evolución de estas entidades. Esto ha sido posible gracias al moderno telescopio James Webb (JWST). Gracias a su capacidad de captar luz infrarroja de alta sensibilidad, este telescopio permite observar objetos sumamente distantes, cuya luz ha viajado miles de millones de años para llegar hasta nosotros. Este instrumento proporciona una «ventana al pasado» y nos permite estudiar cómo era el Universo en sus primeras etapas.
Los agujeros negros «de acreción super-Eddington», como se llama el agujero negro de este estudio, son objetos que desafían los límites tradicionales de cómo los agujeros negros crecen al acumular materia. En teoría, un agujero negro crece mediante un proceso de acreción que «engulle» la materia y que forma a su alrededor un disco de materia que se calienta al caer dentro del agujero. Este proceso emite una radiación que genera una presión hacia el exterior del agujero que debería frenar el flujo de materia hacia el agujero negro, lo que se conoce como límite de Eddington. Sin embargo, el agujero negro que nos ocupa parece superar ampliamente ese límite, pero sigue acumulando materia de manera mucho más rápida de lo esperado.
El agujero negro identificado en este estudio tiene una masa relativamente baja en comparación con otros agujeros negros supermasivos que observamos, pero está creciendo a un ritmomuy rápido. Se trata de un comportamiento atípico para un agujero negro de ese tamaño y plantea nuevas preguntas sobre cómo los agujeros negros formados en el Universo temprano pudieron acumular suficiente masa para alcanzar tamaños tan enormes en tan poco tiempo.
Esto apunta a que podrían existir mecanismos de acreción más eficientes o condiciones especiales en el Universo temprano que favorecieran tal velocidad de crecimiento. Dado que los agujeros negros y las galaxias evolucionan juntos, este descubrimiento podría proporcionar pistas sobre cómo se formaron las primeras galaxias y evolucionaron alrededor de estos objetos extremos.
El estudio de estos objetos exóticos no solo es fascinante por sus propiedades únicas, sino que también ofrece información valiosa sobre las condiciones en el Universo temprano. Los datos del JWST muestran que el entorno de este agujero negro era rico en gas y polvo, elementos clave para el proceso de acreción. Además, la intensa actividad de este agujero negro podría haber influido en su entorno al calentar y expulsar material, un proceso conocido como «retroalimentación», que afecta la formación de estrellas y la evolución de las galaxias.
En conclusión, este agujero negro de acreción super-Eddington desafía nuestras concepciones sobre el crecimiento de los agujeros negros y plantea preguntas fundamentales sobre las primeras fases del Universo. Gracias al JWST, estamos comenzando a explorar una etapa del cosmos que anteriormente era inaccesible, y cada nuevo descubrimiento abre una puerta a lo desconocido, permitiendo a la humanidad comprender mejor su lugar en el Universo.
Referencia bibliográfica:
Suh, H.; Scharwächter, J.; Farina, E.P. et al. A super-Eddington-accreting black hole ~1.5Gyr after the Big Bang observed with JWST. Nat Astron (2024). https://doi.org/10.1038/s41550-024-02402-9
Deja una respuesta