Los estanques primitivos pueden haber proporcionado un entorno adecuado para la elaboración de las primeras formas de vida de la Tierra, más que los océanos, encuentra un nuevo estudio del MIT.

Los investigadores informan que los cuerpos de agua poco profundos, del orden de 10 centímetros de profundidad, podría haber tenido altas concentraciones de lo que muchos científicos creen que es un ingrediente clave para reactivar la vida en la Tierra:el nitrógeno.

En estanques poco profundos nitrógeno, en forma de óxidos nitrogenados, habría tenido una buena probabilidad de acumular lo suficiente para reaccionar con otros compuestos y dar lugar a los primeros organismos vivos. En océanos mucho más profundos, nitrógeno habría tenido más dificultades para establecer una significativa, presencia catalizadora de vida, dicen los investigadores.

"Nuestro mensaje general es:si cree que el origen de la vida requirió nitrógeno fijo, como hace mucha gente, entonces es difícil que el origen de la vida ocurra en el océano, "dice el autor principal, Sukrit Ranjan, un postdoctorado en el Departamento de Tierra del MIT, Ciencias Atmosféricas y Planetarias (EAPS). "Es mucho más fácil que eso suceda en un estanque".

Ranjan y sus colegas han publicado hoy sus resultados en la revista Geoquímica, Geofísica, Geosistemas . Los coautores del artículo son Andrew Babbin, el profesor asistente de Doherty en utilización de los océanos en EAPS, junto con Zoe Todd y Dimitar Sasselov de la Universidad de Harvard, y Paul Rimmer de la Universidad de Cambridge.

Rompiendo un vínculo

Si la vida primitiva de hecho surgió de una reacción clave que involucra al nitrógeno, Hay dos formas en que los científicos creen que esto podría haber sucedido. La primera hipótesis involucra el océano profundo, donde el nitrógeno, en forma de óxidos nitrogenados, podría haber reaccionado con el dióxido de carbono que brota de los respiraderos hidrotermales, para formar los primeros bloques de construcción moleculares de la vida.

La segunda hipótesis basada en nitrógeno para el origen de la vida involucra el ARN:ácido ribonucleico, una molécula que hoy en día ayuda a codificar nuestra información genética. En su forma primitiva, El ARN probablemente era una molécula que flotaba libremente. En contacto con óxidos nitrogenados, algunos científicos creen El ARN podría haber sido inducido químicamente para formar las primeras cadenas moleculares de la vida. Este proceso de formación de ARN podría haber ocurrido en los océanos o en lagos y estanques poco profundos.

Los óxidos nitrogenados probablemente se depositaron en cuerpos de agua, incluyendo océanos y estanques, como restos de la descomposición del nitrógeno en la atmósfera terrestre. El nitrógeno atmosférico consta de dos moléculas de nitrógeno, vinculado a través de un fuerte triple enlace, que solo puede romperse con un evento extremadamente enérgico, a saber, relámpago.

"Los relámpagos son como una bomba muy intensa que estalla, ", Dice Ranjan." Produce suficiente energía que rompe ese triple enlace en nuestro gas nitrógeno atmosférico, para producir óxidos nitrogenados que luego pueden caer a los cuerpos de agua ".

Los científicos creen que podría haber habido suficientes rayos crepitando a través de la atmósfera primitiva para producir una abundancia de óxidos nitrogenados para alimentar el origen de la vida en el océano. Ranjan dice que los científicos han asumido que este suministro de óxidos nitrogenados generados por rayos era relativamente estable una vez que los compuestos ingresaron a los océanos.

Sin embargo, en este nuevo estudio, él identifica dos importantes "sumideros, "o efectos que podrían haber destruido una parte significativa de los óxidos nitrogenados, particularmente en los océanos. Él y sus colegas examinaron la literatura científica y encontraron que los óxidos nitrogenados en el agua se pueden descomponer a través de interacciones con la luz ultravioleta del sol. y también con el hierro disuelto desprendido de las primitivas rocas oceánicas.

Ranjan dice que tanto la luz ultravioleta como el hierro disuelto podrían haber destruido una parte significativa de los óxidos nitrogenados en el océano. enviando los compuestos de regreso a la atmósfera como nitrógeno gaseoso.

"Demostramos que si incluyes estos dos nuevos lavabos en los que la gente no había pensado antes, que suprime las concentraciones de óxidos nitrogenados en el océano por un factor de 1, 000, en relación con lo que la gente calculaba antes, "Dice Ranjan.

"Construyendo una catedral"

En el océano, La luz ultravioleta y el hierro disuelto habrían hecho que los óxidos nitrogenados estuvieran mucho menos disponibles para sintetizar organismos vivos. En estanques poco profundos sin embargo, la vida hubiera tenido una mejor oportunidad de afianzarse. Esto se debe principalmente a que los estanques tienen mucho menos volumen sobre el que se pueden diluir los compuestos. Como resultado, Los óxidos nitrogenados se habrían acumulado en concentraciones mucho más altas en los estanques. Cualquier "sumidero, "como la luz ultravioleta y el hierro disuelto, habría tenido un efecto menor en las concentraciones generales del compuesto.

Ranjan dice que cuanto más poco profundo es el estanque, Cuanto mayor sea la probabilidad de que los óxidos nitrogenados interactúen con otras moléculas, y particularmente ARN, para catalizar los primeros organismos vivos.

"Estos estanques podrían haber tenido entre 10 y 100 centímetros de profundidad, con una superficie de decenas de metros cuadrados o más, ", Dice Ranjan." Habrían sido similares al estanque Don Juan en la Antártida hoy, que tiene una profundidad estacional de verano de unos 10 centímetros ".

Puede que no parezca una masa de agua significativa, pero dice que ese es precisamente el punto:en entornos más profundos o más grandes, los óxidos nitrogenados simplemente habrían estado demasiado diluidos, excluyendo cualquier participación en la química del origen de la vida. Otros grupos han estimado que, hace unos 3.900 millones de años, justo antes de que aparecieran los primeros signos de vida en la Tierra, puede haber unos 500 kilómetros cuadrados de estanques y lagos poco profundos en todo el mundo.

"Eso es absolutamente diminuto, en comparación con la superficie del lago que tenemos hoy, "Dice Ranjan." Sin embargo, en relación con la cantidad de área de superficie que los químicos prebióticos postulan que se requiere para comenzar la vida, es bastante adecuado ".

El debate sobre si la vida se originó en estanques o en océanos no está del todo resuelto, pero Ranjan dice que el nuevo estudio proporciona una evidencia convincente para el primero.

"Esta disciplina es menos como derribar una fila de dominó, y más como construir una catedral, "Dice Ranjan." No hay un momento real de 'ajá'. Es más como construir pacientemente una observación tras otra, y la imagen que está surgiendo es que, en general, muchas vías de síntesis de prebióticos parecen ser químicamente más fáciles en estanques que en océanos ".