El secreto del orígenes de la vida, ¿oculto en antiguas aguas termales?
Investigadores se zambullen en viejas fuentes termales para explorar los orígenes de la vida en la Tierra.
Por la Universidad de Newcastle
El equipo de investigación, financiado por el Consejo de Investigación Ambiental Natural del Reino Unido, ha investigado cómo ocurrió la aparición de los primeros sistemas vivos en la Tierra a partir de materiales geológicos inertes, hace más de 3.500 millones de años. Los científicos de la Universidad de Newcastle han descubierto que al mezclar hidrógeno, bicarbonato y magnetita rica en hierro en condiciones que imitan a una fuente hidrotermal relativamente suave, se produce la formación de un espectro de moléculas orgánicas. Entre ellas aparecen ácidos grasos que se extienden hasta dieciocho átomos de carbono de longitud.
Sus hallazgos, publicados en la revista Nature Communications Earth & Environment, revelan potencialmente cómo algunas moléculas clave necesarias para producir vida se fabrican a partir de sustancias químicas inorgánicas, lo que resulta esencial para comprender un paso clave en la formación de la vida terrestre hace miles de millones de años. Los resultados del estudio pueden proporcionar una génesis plausible de las moléculas orgánicas que forman las antiguas membranas celulares, que quizá fueron elegidas selectivamente por los primeros procesos bioquímicos en la Tierra primigenia.
Los ácidos grasos en las primeras etapas de la vida.
Los ácidos grasos son moléculas orgánicas largas que tienen regiones que atraen y repelen el agua, por lo que forman automáticamente compartimentos celulares en el agua de forma natural, y son este tipo de moléculas las que podrían haber formado las primeras membranas celulares.
Sin embargo, a pesar de su importancia, no se sabía con certeza de dónde procedían estos ácidos grasos en las primeras etapas de la vida. Una idea es que podrían haberse formado en las fuentes hidrotermales, donde el agua caliente, mezclada con fluidos ricos en hidrógeno procedentes de respiraderos submarinos, se mezclaba con agua de mar que contenía dióxido de carbono (CO2).
El grupo reprodujo en su laboratorio aspectos cruciales del entorno químico de los primeros océanos de la Tierra y de la mezcla del agua alcalina caliente de ciertos tipos de fuentes hidrotermales. Descubrieron que, al mezclar fluidos calientes ricos en hidrógeno con agua rica en dióxido de carbono en presencia de minerales de hierro presentes en la Tierra primitiva se creaban los tipos de moléculas necesarios para formar las membranas celulares primitivas.
El autor principal, Graham Purvis, realizó el estudio en la Universidad de Newcastle y actualmente es investigador postdoctoral asociado en la Universidad de Durham.
“Los compartimentos celulares son fundamentales para aislar la química interna del entorno externo. Estos compartimentos desempeñaron un papel decisivo en el fomento de las reacciones que sustentan la vida al concentrar sustancias químicas y facilitar la producción de energía, y servir así en potencia como piedra angular de los primeros momentos de la vida", explica Purvis.
Los resultados sugieren que la convergencia de fluidos ricos en hidrógeno procedentes de fuentes hidrotermales alcalinas con aguas ricas en bicarbonato sobre minerales con base de hierro podría haber precipitado las rudimentarias membranas de las primeras células en los inicios de la vida. “Este proceso podría haber engendrado una diversidad de tipos de membranas, algunas de las cuales podrían haber servido de cuna para la vida en sus inicios. Además, este proceso de transformación podría haber contribuido a la génesis de ácidos específicos encontrados en la composición elemental de los meteoritos", comenta Purvis.
Reacciones de vida en lunas heladas del Sistema Solar.
"Creemos que esta investigación puede proporcionar el primer paso sobre cómo se originó la vida en nuestro planeta. La investigación en nuestro laboratorio continúa ahora para determinar el segundo paso clave: cómo estas moléculas orgánicas que inicialmente están pegadas a las superficies minerales pueden despegarse para formar compartimentos esféricos similares a células con membranas; las primeras protocélulas potenciales que pasaron a formar la primera vida celular", dice lJon Telling, investigador principal y catedrático de Biogeoquímica de la Facultad de Ciencias Naturales y Medioambientales.
Curiosamente, los investigadores también sugieren que reacciones similares de creación de membranas podrían seguir produciéndose en los océanos bajo la superficie de las lunas heladas de nuestro sistema solar. Esto plantea la posibilidad de orígenes alternativos de la vida en estos mundos lejanos.
Información facilitada por la Universidad de Newcastle - Traducción: RexMolón Producciones
Fuente: Purvis, G., Šiller, L., Crosskey, A. et al. Generation of long-chain fatty acids by hydrogen-driven bicarbonate reduction in ancient alkaline hydrothermal vents. Nature Communications Earth & Environment (2024). DOI: https://doi.org/10.1038/s43247-023-01196-4