La investigación de la Universidad de Newcastle recurre a antiguas fuentes termales para explorar los orígenes de la vida en la Tierra.
El equipo de investigación investigó cómo se produjo en la Tierra el surgimiento de los primeros sistemas vivos a partir de materiales geológicos inertes hace más de 3.500 millones de años. Los científicos de la Universidad de Newcastle descubrieron que mezclar hidrógeno, bicarbonato y magnetita rica en hierro en condiciones que imitan un respiradero hidrotermal relativamente suave da como resultado la formación de un espectro de moléculas orgánicas, entre las que se incluyen ácidos grasos que se extienden hasta 18 átomos de carbono de longitud.
Publicado en la revista Comunicaciones Tierra y Medio Ambiente , sus hallazgos revelan potencialmente cómo algunas moléculas clave necesarias para producir vida están hechas de sustancias químicas inorgánicas, lo cual es esencial para comprender un paso clave en cómo se formó la vida en la Tierra hace miles de millones de años.
Sus resultados pueden proporcionar una génesis plausible de las moléculas orgánicas que forman membranas celulares antiguas que tal vez fueron elegidas selectivamente por procesos bioquímicos tempranos en la Tierra primordial.
Los ácidos grasos son moléculas orgánicas largas que tienen regiones que atraen y repelen el agua que automáticamente formarán compartimentos similares a células 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 estaba claro de dónde procedían estos ácidos grasos en las primeras etapas de la vida.
Una idea es que podrían haberse formado en los respiraderos hidrotermales donde el agua caliente, mezclada con fluidos ricos en hidrógeno provenientes de respiraderos submarinos, se mezcla con agua de mar que contiene CO2 .
El grupo replicó en su laboratorio aspectos cruciales del entorno químico encontrado en los océanos de la Tierra primitiva y la mezcla del agua alcalina caliente alrededor de ciertos tipos de respiraderos hidrotermales. Descubrieron que cuando se mezclaban fluidos calientes ricos en hidrógeno con agua rica en dióxido de carbono en presencia de minerales a base de hierro que estaban presentes en la Tierra primitiva, se creaban los tipos de moléculas necesarias para formar membranas celulares primitivas.
El autor principal, el Dr. Graham Purvis, realizó el estudio en la Universidad de Newcastle y actualmente es investigador asociado postdoctoral en la Universidad de Durham.
Dijo:"Los compartimentos celulares son fundamentales para el inicio de la vida, cruciales para aislar la química interna del entorno externo. Estos compartimentos fueron fundamentales para fomentar reacciones que sustentan la vida al concentrar sustancias químicas y facilitar la producción de energía, sirviendo potencialmente como la piedra angular de los primeros momentos de la vida. "
"Los resultados sugieren que la convergencia de fluidos ricos en hidrógeno de respiraderos hidrotermales alcalinos con aguas ricas en bicarbonato en minerales a base de hierro podría haber precipitado las membranas rudimentarias de las primeras células al comienzo de la vida".
"Este proceso podría haber engendrado una diversidad de tipos de membranas, algunas de las cuales potencialmente sirvieron como cuna de vida cuando ésta comenzó. Además, este proceso transformador podría haber contribuido a la génesis de ácidos específicos que se encuentran en la composición elemental de los meteoritos".
El investigador principal, el Dr. Jon Telling, profesor de biogeoquímica en la Facultad de Ciencias Ambientales Naturales, añadió:"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 "pegados" a las superficies minerales, pueden despegarse para formar compartimentos esféricos parecidos a células rodeados de membranas, las primeras "protocélulas" potenciales que formaron la primera vida celular".
Curiosamente, los investigadores también sugieren que en la actualidad todavía podrían estar ocurriendo reacciones de creación de membranas, reacciones similares, en los océanos bajo las superficies de las lunas heladas de nuestro sistema solar. Esto plantea la posibilidad de orígenes de vida alternativos en estos mundos distantes.
Más información: Graham Purvis et al, Generación de ácidos grasos de cadena larga mediante reducción de bicarbonato impulsada por hidrógeno en antiguos respiraderos hidrotermales alcalinos, Comunicaciones Tierra y Medio Ambiente (2024). DOI:10.1038/s43247-023-01196-4
Información de la revista: Comunicaciones Tierra y Medio Ambiente
Proporcionado por la Universidad de Newcastle
