Un equipo de investigadores de las universidades de Tubinga y Gotinga ha descubierto que ciertos minerales con formas características podrían indicar la actividad de bacterias en los respiraderos hidrotermales (o fumadores negros) en las profundidades del océano hace varios miles de millones de años.
Esto representa un paso importante en nuestra comprensión del origen de la vida. El estudio, dirigido por Eric Runge y el profesor Jan-Peter Duda (ahora ambos en la Universidad de Göttingen) y el profesor Andreas Kappler y el Dr. Muammar Mansor, geomicrobiólogos de la Universidad de Tübingen, se publica en Communications Earth &Environment .
El registro geológico muestra que existen fuentes termales en nuestro planeta desde hace al menos 3.770 millones de años. Los investigadores consideran que, debido a sus condiciones físicas y químicas extremadamente dinámicas, los sistemas de aguas termales pueden haber dado origen a sustancias orgánicas y a la primera vida en la Tierra. Se cree que existen sistemas similares en otros planetas de nuestro sistema solar, lo que sugiere que también podría existir vida allí.
"Para comprender cómo surgió la vida, seguimos la evolución de los microorganismos hace miles de millones de años. Para ello, buscamos rastros de vida, que llamamos biofirmas, en las rocas más antiguas de la Tierra", explica Eric Runge. quien realizó una investigación en la Universidad de Tübingen en un grupo de trabajo Emmy Noether dirigido por Jan-Peter Duda antes de que ambos científicos se mudaran a la Universidad de Göttingen.
Runge dice que no siempre está claro si los minerales de las rocas se forman por la acción de organismos vivos como los microorganismos o únicamente mediante procesos químicos y físicos. "Estamos perfeccionando nuestra búsqueda de firmas biológicas, obteniendo una mejor comprensión de cómo los minerales formados biológicamente cambian durante largos períodos geológicos", afirma.
Una biofirma particularmente prometedora es la pirita, un mineral de hierro y azufre ("oro de los tontos"), que abunda en los respiraderos hidrotermales del fondo del océano. La pirita se puede formar directa o secundariamente a partir del mineral magnetita cuando reacciona con los fluidos ricos en azufre que se encuentran en él. Lo más importante es que se presenta de diversas formas.
"En nuestros análisis resultó especialmente interesante la pirita en su característica forma esférica, con una estructura similar a la de la frambuesa", informa Andreas Kappler. "Solo se formó con esta forma cuando el material de partida, la magnetita, fue formado por bacterias reductoras de hierro".
En ausencia de aire, ciertas bacterias pueden crecer y generar energía transfiriendo los electrones de sus alimentos, no al oxígeno (como hacen los humanos y otros animales), sino al hierro oxidado. Ésta se reduce y se puede formar magnetita; un proceso que está muy extendido en los respiraderos hidrotermales actuales en el fondo del océano.
En el experimento, el equipo de investigación ha simulado cómo reacciona químicamente la magnetita con los fluidos ricos en azufre que allí se producen. Para ello, tomaron tanto magnetita formada de forma no biológica como magnetita formada biológicamente en cultivos bacterianos, y las expusieron por separado a las condiciones que prevalecen en los hábitats extremos de las bacterias formadoras de magnetita actuales alrededor de los fumadores negros.
"Observamos que tanto la magnetita biológica como la no biológica se disolvieron en gran medida en cuestión de horas. Sin embargo, nuestras investigaciones con un microscopio electrónico de barrido, que se llevaron a cabo en el Centro de Microscopía Estructural de Tübingen (TSM), mostraron que las formas cristalinas de la magnetita Los productos de transformación diferían significativamente al cabo de unas semanas", informa Runge.
"Mientras que en los experimentos con magnetita no biológica se formaron cristales de pirita, ramificados y con forma de abeto, la pirita en los experimentos con magnetita biológica era más esférica". Estas piritas esféricas pueden servir como evidencia fósil de vida bacteriana temprana, dice Kappler, "especialmente en las rocas más antiguas formadas por fuentes termales en nuestro planeta".
"Sin embargo, la investigación de las biofirmas no sólo es relevante para descifrar la historia de la vida en la Tierra", afirma Jan-Peter Duda. "En Encelado, la luna de Saturno, podrían surgir fuentes termales similares a las que se encuentran en el fondo del océano. Si allí hay vida, lo más probable es que se trate de microorganismos. Estudios como el nuestro proporcionan la base para reconocer rastros de tales organismos".
Más información: Eric Runge et al, La sulfuración hidrotermal de magnetita biogénica produce pirita tipo framboide, Comunicaciones Tierra y Medio Ambiente (2024). DOI:10.1038/s43247-024-01400-z
Información de la revista: Comunicaciones Tierra y Medio Ambiente
Proporcionado por la Universidad de Tübingen
