Grupo de Química Prebiótica

Coordinación de la línea: David Hochberg Newman

Estudio de aspectos críticos previos al origen de la vida como el origen de la simetría biológica, primeros polímeros catalíticos o autoorganización en superficies. En este grupo nos centramos en la química prebiótica que comprende todos los procesos físico-químicos naturales que tienen lugar dentro de un ambiente planetario, desde su formación hasta la emergencia del primer sistema autoreplicativo en el cual empezaron a operar procesos de selección Darwiniana.


Intentamos encauzar algunas cuestiones importantes aun no resueltas: (1) el origen abiótico de los precursores químicos de la vida tales como los aminoácidos y los azúcares sencillos, y cómo se combinan para originar oligómeros y polímeros abióticos con nuevas propiedades (p.e. catalizadoras, metabólicas, etc); (2) ¿Cómo se originó la homoquiralidad de los compuestos bio-orgánicos actuales ?; (3) Cómo moléculas complejas forman asociaciones supramoleculares tales como vesículas, membranas etc.; (4) Autoensemblaje en superficie.


Objetivos científicos:

- Estudiar la influencia de las condiciones ambientales fisico-químicas en los procesos primarios que generan moléculas orgánicas complejas en las fases gaseosas y líquidas y en los hielos mediante efectos proporcionados por fuentes energéticas como plasmas frias y calientes, fotólisis UV, choques de impacto y la vaporización, el análisis y elucidación estructural de los productos obtenidos y la determinación de los mecanismos sintéticos y caminos químicos (pathways). Los resultados obtenidos permitirán la predicción de los procesos químicos orgánicos en un ambiente extraterrestre predeterminado.

- La interacción de biomoléculas sobre superficies metálicas y minerales: la estabilidad de moléculas absorbidas bajo condiciones medioambientales extremas, procesos de auto-ensemblage, reactividad catalítica en conexión con el origen de la vida. El estudio de la selección enantiomérica conducida por moleculas quirales absortas en superficies.

- Procesos prebióticos secundarios que se llevan a cabo entre las moléculas sintetizadas en las procesos primarios, y materiales inorgánicos-geológicos que conducen a moléculas relevantes y de interés bioquímico como los nucleobases, los cofactores lípidos o los polímeros complejos informativos. Incluye el estudio del catálisis heterogéneo y los procesos de compartamentalización.

- El origen del metabolismo. Aquí pretendemos explorar las posibilidades del aumento de la complejidad en un conjunto de componentes orgánicos obtenidos en el punto previo (1) y sujeto a las condiciones estudiadas en el punto (2) arriba. La emergencia de un sistema alejado del equilibrio basado en ciclos tipo Krebs oscilatorios, podría establecir un sistema protometabólico.

- El estudio de los procesos experimentales capaces de la ruptura de simetría quiral en condiciones abióticas empleando como modelo la nucleación y crecimiento de cristales enantiomórficos generados a partir de moléculas no-quirales (p.j., clorato de sodio) con la intención de reproducir las condiciones de la ruptura de simetría obtenidas en estos modelos con procesos químicos estudiados previamente en los puntos (1-3) arriba mencionados. El papel de la auto-organización en las entidades macromoléculas y la amplificación catalítica de la quiralidad, serán comprobadas experimentalmente en dichas reacciones.

- Aspectos teóricos de la química prebiótica y la amplificación quiral. El enfoque principal será dedicado al estudio de sistemas de reacción auto-catalíticas, sistemas auto-replicativos químicos, y sistemas que conducen a la ruptura espontánea de la simetría quiral, todos como precursores al origen de la homoquiralidad biológica. Empleamos estas redes de reacciones and estudiamos sus propiedades de estabilidad dinámica (con la teoría de perturbaciones), sus propiedades críticas (via el grupo de renormalización dinámica) el papel del ruido intrínsico debido a la difusión (métodos estocásticos) y su evolución espacio-temporal (simulación numérica). Otro tema de importancia será la aplicación de modelos de balance de poblaciones (Population Balance Models).


Objetivos de transferencia de conocimientos:
Como siempre, todo resultado que pueda ser objeto de una aplicación de patente será debidamente registrado como tal.


Objetivos de formación:
Participaremos en los programas del Máster en Astrobiología y en el programa de Doctorado del CAB; la intención del grupo es la formación de jóvenes investigadores y la incorporación de doctorandos al grupo. Continuaremos dando conferencias en las distintas
Escuelas, Talleres y Congresos.


Objetivos de internacionalización:
Fortaleceremos nuestras colaboraciones con nuestros colegas de Europa y de EE.UU.
Departamentos y unidades de apoyo

La respuesta a las cuestiones sobre la vida y su origen ha de venir del esfuerzo combinado de muchas disciplinas

Grupos de investigación

La ciencia desarrollada en el CAB se canaliza a través de grupos de investigación interdepartamentales

Cultura Científica

La UCC del CAB busca hacer accesible el conocimiento científico al conjunto de los ciudadanos

Miembros | Investigadores

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