Induce la formación de nanocavidades en minerales arcillosos
Investigadores de las universidades de Ámsterdam y Utrecht han observado la formación de nanocavidades en arcilla de montmorillonita bajo la exposición al ácido gamma-aminobutírico, una molécula que se encuentra comúnmente en los meteoritos.
Este fenómeno, hasta ahora desconocido, podría ser relevante para el origen de la vida en la Tierra, al introducir nanoambientes confinados en 3D en arcilla que podrían haber facilitado la química inicial de la vida.
La investigación, realizada en el marco del Programa de Ciencias Planetarias y Exoplanetarias (PEPSci) del Consejo de Investigación Neerlandés NWO, añade una nueva dimensión al concepto de "pequeña charca cálida". Esta charca primigenia habría permitido la interacción de sustancias orgánicas y minerales en un entorno de aguas poco profundas.
La acción catalítica de los minerales podría haber conducido a la creación de las primeras moléculas de vida a partir de bloques orgánicos más simples. Se han realizado muchas investigaciones sobre la interacción de los minerales arcillosos con moléculas orgánicas, especialmente aquellas que podrían conducir a la formación de biopolímeros similares a los de la Tierra, como proteínas y ARN.
Sin embargo, se espera que el inventario molecular prebiótico sea diverso e incluya también moléculas que se introdujeron en la atmósfera de la Tierra a través de meteoritos. En un novedoso enfoque, la candidata a doctorado Orr Rose Bezaly y sus supervisoras Helen King (Universidad de Utrecht) y Annemieke Petrignani (Universidad de Ámsterdam) se han centrado ahora en el papel del ácido gamma-aminobutírico (GABA), una pequeña molécula que se encuentra comúnmente en los meteoritos. No tiene ningún papel conocido en la síntesis de proteínas y sólo tiene una débil interacción con las arcillas.
Según Petrignani, se trata, por lo tanto, de una "sospecha bastante inusual" respecto al origen de la vida. "Sin embargo, debido a su amplia presencia en meteoritos, pensamos que sería interesante investigar su posible papel. Los resultados nos sorprendieron enormemente".
Imagen: Evidencia de TEM de cambios físicos en montmorillonita de calcio rehidratada tras la exposición a GABA. Crédito: Communications Earth & Environment (2025). DOI: 10.1038/s43247-025-02417-8
Exfoliación parcial que genera nanocavidades
En experimentos de laboratorio, los investigadores expusieron la montmorillonita (un mineral de aluminosilicato estratificado) a diversas concentraciones de GABA. Utilizando espectroscopia infrarroja, cristalografía de rayos X y microscopía electrónica de transmisión, pudieron revelar que la interacción débil del GABA con la arcilla induce un proceso de exfoliación parcial, donde se "desprenden" las capas de arcilla. El proceso, que se inicia en las capas intermedias de la arcilla, también está correlacionado con la formación de cavidades a escala nanométrica entre las capas de arcilla.
Según Petrignani, la exfoliación es un tema ampliamente investigado, especialmente en la ciencia de los materiales, pero esta atípica exfoliación parcial no ha sido abordada y también es nueva en el campo del origen de la vida.
"Somos los primeros en informar sobre esto y creemos que puede ser muy relevante. Las cavidades a escala nanométrica que observamos podrían facilitar la compartimentación, un requisito fundamental de un sistema prebiótico".
Orr Rose Bezaly explica que dichos nanocompartimentos pueden fomentar un desequilibrio local dentro del entorno químico prebiótico de mayor escala, impulsando la síntesis de moléculas cruciales. "En el contexto prebiótico, esto es más relevante para la química que requiere baja actividad del agua, como la polimerización. Esto debería, de alguna manera, estar vinculado con la compartimentación, otra función crítica de la vida".
"Nuestro descubrimiento nos abre una vía de investigación viable para comprender los procesos a nanoescala que conducen al surgimiento de la vida. Más allá de este campo, el método de exfoliación descrito en nuestro trabajo podría utilizarse como una técnica sostenible para el tratamiento de arcillas con el fin de manipular y sintetizar nuevos materiales".
Los hallazgos se han publicado en Communications Earth & Environment: Meteorite-common amino acid induces clay exfoliation and abiotic compartment formation
