Estudio de aspectos críticos previos al origen de la vida como el origen de la homoquiralidad biológica, primeros polímeros catalíticos o la autoorganización de biomoléculas 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 aún no resueltas:
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).
Cómo se originó la homoquiralidad de los compuestos bio-orgánicos actuales.
Cómo moléculas complejas forman asociaciones supramoleculares tales como vesículas, membranas etc.
Auto-ensamblaje, interacción y reactividad de biomoléculas en superficies.
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. 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 adsorbidas bajo diferentes condiciones de atmosferas planetarias, procesos de auto-ensamblaje molecular, reactividad catalítica en superficies minerales, en conexión con el origen de la vida. El estudio de la selección enantiomérica conducida por moléculas quirales adsorbidas sobre superficies de estudio.
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 polímeros complejos informativos. Incluyendo estudios del catálisis heterogénea y 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 establecer un sistema protometabólico.
Aspectos teóricos de la química prebiótica y la amplificación quiral. El enfoque principal está 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 en distintas arquitecturas y 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). Otros temas que tratamos son las condiciones impuestas por la termodinámica de sistemas alejados del equilibrio y los aspectos entrópicos de la ruptura de la simetría quiral en moléculas.
