Antigua fuente de oxígeno para la vida escondida en lo profundo de la corteza terrestre

Peróxido de hidrógeno

Pudo haber influido en la evolución temprana de la vida en ambientes cálidos en la Tierra primitiva

Científicos de la Universidad de Newcastle han descubierto una fuente de oxígeno que puede haber influido en la evolución de la vida antes del advenimiento de la fotosíntesis.

El pionero proyecto de investigación, dirigido por la Facultad de Ciencias Naturales y Ambientales de la Universidad de Newcastle, descubrió un mecanismo que puede generar peróxido de hidrógeno a partir de rocas durante el movimiento de fallas geológicas.

Si bien el peróxido de hidrógeno en altas concentraciones puede ser dañino para la vida, también puede proporcionar una útil fuente de oxígeno para los microbios. Esta fuente adicional de oxígeno pudo haber influido en la evolución temprana, y posiblemente incluso en el origen, de la vida en ambientes cálidos en la Tierra primitiva antes de la evolución de la fotosíntesis.

En regiones tectónicamente activas, el movimiento de la corteza terrestre no solo genera terremotos, sino que acribilla el subsuelo con grietas y fracturas revestidas con superficies rocosas altamente reactivas que contienen muchas imperfecciones o defectos. Luego, el agua puede filtrarse y reaccionar con estos defectos en la roca recién fracturada.

En el laboratorio, el estudiante de maestría Jordan Stone simuló estas condiciones triturando granito, basalto y peridotita, tipos de rocas que habrían estado presentes en la corteza terrestre primitiva. Luego se agregaron al agua en condiciones libres de oxígeno bien controladas a temperaturas variables.

Jordan Stone

Imagen: El autor principal, Jordan Stone, quien realizó esta investigación como parte de su Maestría en Geociencia Ambiental en la Universidad de Newcastle, Reino Unido, establece uno de los experimentos. Crédito: Jon Telling / Jordan Stone / Universidad de Newcastle

Los experimentos demostraron que cantidades sustanciales de peróxido de hidrógeno, y como resultado, potencialmente oxígeno, solo se generaban a temperaturas cercanas al punto de ebullición del agua. Es importante destacar que la temperatura de formación del peróxido de hidrógeno se superpone a los rangos de crecimiento de algunos de los microbios más amantes del calor en la Tierra llamados hipertermófilos, incluidos los antiguos microbios evolutivos que usan oxígeno cerca de la raíz del Árbol Universal de la Vida.

El autor principal, Jordan Stone, quien realizó esta investigación como parte de su maestría en geociencia ambiental, dijo: "Si bien investigaciones anteriores han sugerido que se pueden formar pequeñas cantidades de peróxido de hidrógeno y otros oxidantes al estresar o triturar rocas en ausencia de oxígeno, este es el primer estudio que muestra la importancia vital de las altas temperaturas para maximizar la generación de peróxido de hidrógeno".

mecanismos mecanoquímicos

Imagen: Dos mecanismos mecanoquímicos anóxicos que conducen a la producción de hidrógeno y oxidantes en ambientes subterráneos.

El investigador principal, el Dr. Jon Telling, profesor principal, agregó: "Esta investigación muestra que los defectos en la roca triturada y los minerales pueden comportarse de manera muy diferente a cómo se esperaría que reaccionaran superficies minerales más 'perfectas'. Todas estas reacciones mecanoquímicas necesitan generar peróxido de hidrógeno, y por lo tanto oxígeno, es agua, rocas trituradas y altas temperaturas, que estaban todos presentes en la Tierra primitiva antes de la evolución de la fotosíntesis y que podrían haber influido en la química y la microbiología en regiones cálidas y sísmicamente activas donde la vida pudo haber evolucionado por primera vez".

condiciones de fracturación

Imagen: Los investigadores pudieron simular algunas de las condiciones clave de la fracturación de rocas del subsuelo utilizando viales en el laboratorio. Las rocas representativas de la corteza oceánica y continental se trituraron bajo nitrógeno, se agregaron a agua libre de oxígeno y luego se calentaron. Crédito: Jon Telling/Jordan Stone/Universidad de Newcastle

El trabajo fue apoyado a través de subvenciones del Consejo de Investigación Ambiental Natural (NERC) y la Agencia Espacial del Reino Unido. Está en marcha un importante nuevo proyecto de seguimiento dirigido por el Dr. Jon Telling, financiado por NERC, para determinar la importancia de este mecanismo para sustentar la vida en el subsuelo de la Tierra.

La investigación se ha publicado hoy en Nature Communications: Tectonically-driven oxidant production in the hot biosphere

Etiquetas: FuenteOxígenoCortezaTierraVida

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