El calor y la alcalinidad podrían no solo ser aceptables, sino necesarios para comenzar la vida
Al crear protocélulas en agua de mar alcalina y caliente, un equipo de investigación dirigido por la University College London (UCL) ha agregado evidencia de que el origen de la vida podría haber sido en respiraderos hidrotermales de aguas profundas en lugar de en charcas poco profundas.
Experimentos anteriores no habían logrado fomentar en tales entornos la formación de protocélulas, vistas como un trampolín clave para el desarrollo de la vida basada en células, pero el nuevo estudio, publicado en Nature Ecology & Evolution, encuentra que el calor y la alcalinidad podrían no solo ser aceptables, sino necesarios para comenzar la vida.
"Existen múltiples teorías en competencia sobre dónde y cómo comenzó la vida. Los respiraderos hidrotermales subacuáticos se encuentran entre los lugares más prometedores para los comienzos de la vida: nuestros hallazgos agregan ahora peso a esa teoría con una sólida evidencia experimental", dijo el autor principal del estudio, el profesor Nick Lane (UCL Genetics, Evolution & Environment).
En lo profundo de los mares de la Tierra, hay respiraderos donde el agua de mar entra en contacto con minerales de la corteza del planeta, reaccionando para crear un ambiente cálido y alcalino (alto en la escala de pH) que contiene hidrógeno. El proceso crea chimeneas ricas en minerales con fluidos alcalinos y ácidos, proporcionando una fuente de energía que facilita las reacciones químicas entre el hidrógeno y el dióxido de carbono para formar compuestos orgánicos cada vez más complejos.
Algunos de los fósiles más antiguos del mundo, descubiertos por un equipo dirigido por la UCL, se originaron en tales respiraderos submarinos.
Los científicos que investigan los orígenes de la vida han hecho grandes progresos con experimentos para recrear los primeros procesos químicos en los que se habrían desarrollado formaciones celulares básicas. La creación de protocélulas ha sido un paso importante, ya que pueden verse como la forma más básica de una célula, que consiste en solo una membrana bicapa alrededor de una solución acuosa, una célula con un límite definido y un compartimento interno.
Experimentos previos para crear protocélulas a partir de moléculas simples naturales, específicamente ácidos grasos, han tenido éxito en agua dulce y fresca, pero solo bajo condiciones muy estrictamente controladas, mientras que las protocélulas se han desmoronado en experimentos en entornos de respiraderos hidrotermales.
El primer autor del estudio, el Dr. Sean Jordan (UCL Genetics, Evolution & Environment), dijo que él y sus colegas identificaron una falla en el trabajo anterior: "Todos los otros experimentos habían utilizado una pequeña cantidad de tipos de moléculas, principalmente con ácidos grasos del mismo tamaño, mientras que en entornos naturales, se esperaría ver una gama más amplia de moléculas".
Para el estudio actual, el equipo de investigación intentó crear protocélulas con una mezcla de diferentes ácidos grasos y alcoholes grasos que no se habían utilizado previamente.
Los investigadores encontraron que las moléculas con cadenas de carbono más largas necesitaban calor para formarse en una vesícula (protocélula). Una solución alcalina ayudó a las nuevas vesículas a mantener su carga eléctrica. Un ambiente de agua salada también resultó útil, ya que las moléculas de grasa se unieron más fuertemente en un fluido salado, formando vesículas más estables.
Imagen: Las vesículas formadas a partir de anfifílicos de cadena sencilla (SCA), como los ácidos grasos, probablemente desempeñaron un papel importante en el origen de la vida.
Por primera vez, los investigadores lograron crear protocélulas de autoensamblaje en un entorno similar al de los respiraderos hidrotermales. Descubrieron que el calor, la alcalinidad y la sal no impedían la formación de protocélulas, sino que la favorecían activamente.
"En nuestros experimentos, hemos creado uno de los componentes esenciales de la vida en condiciones que reflejan más los ambientes antiguos que muchos otros estudios de laboratorio", dijo el Dr. Jordan.
"Todavía no sabemos dónde se formó la vida por primera vez, pero nuestro estudio muestra que no se puede descartar la posibilidad de en respiraderos hidrotermales en aguas profundas".
Los investigadores también señalan que los respiraderos hidrotermales de aguas profundas no son exclusivos de la Tierra.
El profesor Lane dice: "Las misiones espaciales han encontrado evidencia de que las lunas heladas de Júpiter y Saturno también podrían tener en sus mares respiraderos hidrotermales alcalinos similares. Si bien nunca hemos visto ninguna evidencia de vida en esas lunas, si queremos encontrar vida en otros planetas o lunas, estudios como el nuestro pueden ayudarnos a decidir dónde mirar".
Artículo científico: Promotion of protocell self-assembly from mixed amphiphiles at the origin of life
