Las aguas termales podrían ser responsables de la aparición de la vida en la Tierra, según unos científicos en Nature

La investigación sobre la aparición de la vida en la Tierra se ha centrado a menudo en el papel de las fuentes hidrotermales de aguas profundas, esas imponentes estructuras del fondo del océano que bombean constantemente una mezcla de material orgánico e inorgánico.

En el interior de estos penachos hay minerales llamados sulfuros de hierro, que los científicos creen que pueden haber contribuido a desencadenar las primeras reacciones químicas que crearon la vida.

Estos mismos minerales se encuentran también en las fuentes termales actuales, como la Grand Prismatic Spring del Parque Nacional de Yellowstone, en Estados Unidos. Las fuentes termales son masas de agua subterránea calentadas por la actividad volcánica bajo la superficie de la Tierra.

Una nueva investigación se suma a un pequeño pero creciente conjunto de pruebas de que versiones antiguas de estas surgencias termales pudieron desempeñar un papel clave en la aparición de la vida en la Tierra. Esto ayuda a salvar la brecha entre hipótesis contrapuestas sobre dónde pudo surgir la vida.

La importancia de la fijación de carbono para la vida

La fijación del carbono es el proceso por el que los organismos vivos convierten el dióxido de carbono, presente en el aire y disuelto en el agua, en moléculas orgánicas. Muchas formas de vida, incluidas las plantas y las bacterias, tienen diferentes maneras de lograrlo. La fotosíntesis es un ejemplo. Cada una de estas vías contiene una cascada de enzimas y proteínas, algunas de las cuales contienen núcleos de hierro y azufre.

Podemos encontrar proteínas con estos núcleos de hierro y azufre en todas las formas de vida. De hecho, los investigadores proponen que se remontan al Último Ancestro Común Universal (LUCA), una célula ancestral a partir de la cual los científicos proponen que evolucionó y se diversificó la vida tal y como la conocemos.

Los sulfuros de hierro son minerales que se forman cuando el hierro disuelto reacciona con el sulfuro de hidrógeno, el gas volcánico que hace que las aguas termales huelan a huevos podridos.

Si observamos detenidamente la estructura de estos sulfuros de hierro, veremos que algunos de ellos son increíblemente similares a los cúmulos de hierro y azufre. Este vínculo entre los sulfuros de hierro y la fijación del carbono ha llevado a algunos investigadores a proponer que estos minerales desempeñaron un papel crucial en la transición de la geoquímica de la Tierra primitiva a la biología.

Esta investigación amplía estos conocimientos investigando la actividad química de los sulfuros de hierro en antiguas fuentes termales terrestres que presentan una geoquímica similar a la de los manantiales de aguas profundas.

La simulación arrojó unos resultados claros

Para este estudio, los investigadores construyeron una pequeña cámara a medida que les permitiera simular entornos de aguas termales en la Tierra primitiva. A continuación, esparcieron por la cámara muestras de sulfuro de hierro sintetizado.

Algunas eran puras. Otras estaban dosificadas con otros metales que suelen encontrarse en las aguas termales. Una lámpara situada sobre estas muestras simulaba la luz solar en la superficie de la Tierra primitiva. Se utilizaron diferentes lámparas para simular una iluminación con diferentes cantidades de radiación ultravioleta.

El dióxido de carbono y el hidrógeno se bombeaban constantemente a través de la cámara. Estos gases resultaron ser importantes para la fijación del carbono en experimentos con respiraderos de aguas profundas. Se comprobó que todas las muestras de sulfuro de hierro sintetizadas eran capaces de producir metanol, un producto de la fijación del carbono, en diversos grados.

Estos resultados demostraron que los sulfuros de hierro pueden facilitar la fijación del carbono no sólo en los respiraderos hidrotermales de aguas profundas, sino también en las fuentes termales terrestres.

La producción de metanol también aumentó con la irradiación de luz visible y a temperaturas más elevadas. Experimentos con temperaturas, iluminación y contenido de vapor de agua variables han demostrado que los sulfuros de hierro probablemente facilitaron la fijación del carbono en las fuentes termales terrestres de la Tierra primitiva.

Las conclusiones han sido satisfactorias

Otros experimentos y cálculos teóricos revelaron que la producción de metanol se producía a través de un mecanismo denominado cambio inverso agua-gas. Se observó una reacción similar en la vía que utilizan algunas bacterias y arqueas para transformar el dióxido de carbono en alimento.

Esta similitud entre los dos procesos es interesante porque el primero tiene lugar en tierra firme, al borde de las fuentes termales, mientras que el segundo se desarrolla en el ambiente húmedo del interior de las células.

Este estudio demuestra la producción de metanol en una amplia gama de condiciones que podrían haberse dado en las fuentes termales de la Tierra primitiva. Los resultados amplían la diversidad de condiciones en las que los sulfuros de hierro pueden facilitar la fijación del carbono. Demuestran que esto puede ocurrir tanto en las profundidades marinas como en tierra firme, aunque debido a mecanismos diferentes.

Por ello, los científicos creen que estos resultados respaldan el consenso científico actual, que sugiere que los cúmulos de hierro y azufre y la vía del acetil-CoA son antiguos y probablemente desempeñaron un papel importante en la aparición de la vida, independientemente de que ocurriera en la tierra o en el fondo del mar.

Referencia de la noticia:

Iron sulfide-catalyzed gaseous CO2 reduction and prebiotic carbon fixation in terrestrial hot springs. Nature Communications (2024). Nan, J., Luo, S., Tran, Q.P. et al.