Nuevos modelos arrojan luz sobre el origen de la vida

Los primeros signos de vida surgieron en la Tierra en forma de microbios hace unos cuatro mil millones de años. Si bien los científicos todavía están determinando exactamente cuándo y cómo aparecieron estos microbios, está claro que el surgimiento de la vida está intrincadamente entrelazado con las características químicas y físicas de la Tierra primitiva.

«Es razonable sospechar que la vida podría haber comenzado de manera diferente, o no haber comenzado en absoluto, si las primeras características químicas de nuestro planeta fueran diferentes», dice Dustin Trail, profesor asociado de ciencias ambientales y de la tierra en la Universidad de Rochester.

Pero, ¿cómo era la Tierra hace miles de millones de años y qué características pueden haber ayudado a que se formara la vida? En un artículo publicado en Ciencia, Trail y Thomas McCollom, investigador asociado de la Universidad de Colorado Boulder, revelan información clave en la búsqueda para averiguarlo. La investigación tiene implicaciones importantes no solo para descubrir los orígenes de la vida sino también en la búsqueda de vida en otros planetas.

«Ahora estamos en un momento emocionante en el que la humanidad está buscando vida en otros planetas y lunas, así como en otros sistemas planetarios», dice Trail. «Pero todavía no sabemos cómo, o incluso cuándo, realmente comenzó la vida en nuestro propio planeta. Investigaciones como la nuestra ayudan a identificar condiciones específicas y vías químicas que podrían haber respaldado el surgimiento de la vida, trabajo que sin duda será un factor destacado en el buscar vida fuera de nuestro planeta».

La importancia de los metales en el surgimiento de la vida

La investigación sobre la vida y sus orígenes generalmente involucra una variedad de disciplinas que incluyen la genómica, el estudio de los genes y sus funciones; proteómica, el estudio de las proteínas; y un campo emergente llamado metalómica, que explora el importante papel de los metales en el desempeño de las funciones celulares. A medida que la vida evolucionó, la necesidad de ciertos metales cambió, pero Trail y McCollom querían determinar qué metales podrían haber estado disponibles cuando aparecieron los microbios hace miles de millones de años.

«Cuando se proponen hipótesis para diferentes escenarios del origen de la vida, los científicos generalmente han asumido que todos los metales estaban disponibles porque no había estudios que proporcionaran restricciones geológicamente sólidas sobre las concentraciones de metales en los fluidos para los primeros tiempos de la historia de la Tierra», dice Trail.

Para abordar esta deficiencia, Trail y McCollom estudiaron la composición y las características de los fluidos en la litosfera, la capa exterior de la Tierra que incluye la corteza y el manto superior, hace miles de millones de años. Estos fluidos litosféricos son vías clave para transportar partes disueltas de rocas y minerales entre el interior de la Tierra y las piscinas hidrotermales en su exterior, donde podría haberse formado vida microbiana. Si bien los investigadores no pueden medir directamente los metales que existieron hace miles de millones de años, al determinar las propiedades de los fluidos, pueden inferir qué metales, y las concentraciones de los metales, podrían haber sido transportados entre el interior y el exterior de la Tierra durante el tiempo en que la vida. surgido en el planeta.

Pistas en minerales de miles de millones de años

Las rocas y los minerales de miles de millones de años son a menudo las únicas fuentes directas de información sobre la historia más antigua de la Tierra. Eso se debe a que las rocas y los minerales guardan información sobre la composición de la Tierra en el momento en que se forman.

Los investigadores realizaron experimentos de alta presión y alta temperatura y aplicaron estos resultados a los circones de la Tierra primitiva, un tipo robusto de mineral recolectado en sitios en Australia Occidental, para determinar la presión de oxígeno, el contenido de cloro y la temperatura de los fluidos litosféricos miles de millones de años. atrás. Luego ingresan esta información en modelos de computadora. Los modelos les permitieron simular las propiedades de los fluidos litosféricos y, a su vez, simular qué metales podrían haber viajado a través de los fluidos para llegar a las piscinas hidrotermales en la superficie de la Tierra.

Comprender cómo se originó la vida

Los investigadores se sorprendieron por lo que indicaban las simulaciones del modelo. Muchos investigadores del origen de la vida, por ejemplo, consideran que el cobre es un componente probable en la química que podría haber dado lugar a la vida. Pero Trail y McCollom no encontraron evidencia de que el cobre hubiera sido abundante bajo las limitaciones de su análisis.

Un metal que probaron y que pudo haber estado disponible en altas concentraciones fue el manganeso. Si bien rara vez se considera en los escenarios del origen de la vida, hoy en día el manganeso ayuda al cuerpo a formar huesos y ayuda a las enzimas a descomponer los carbohidratos y el colesterol.

«Nuestra investigación muestra que los metales como el manganeso pueden funcionar como enlaces importantes entre la Tierra ‘sólida’ y los sistemas biológicos emergentes en la superficie de la Tierra», dice Trail.

Trail dice que la investigación ayudará a los científicos que estudian el origen de la vida a ingresar datos más concretos en sus experimentos y modelos.

«Los experimentos diseñados con esta información en mente darán como resultado una mejor comprensión de cómo se originó la vida».