Respiraderos hidrotermales pueden ser la clave de cómo podría formarse la vida
Científicos han reproducido en el laboratorio cómo podrían haberse formado los ingredientes para la vida en lo profundo del océano hace 4 mil millones de años. Los resultados del nuevo estudio ofrecen pistas sobre cómo comenzó la vida en la Tierra y en qué otro lugar del cosmos podríamos encontrarla.
La astrobióloga Laurie Barge y su equipo en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en Pasadena, California, están trabajando para identificar vida en otros planetas estudiando los orígenes de la vida aquí en la Tierra. Su investigación se centra en cómo se forman los bloques de construcción de la vida en las fuentes hidrotermales en el fondo del océano.
Para recrear en el laboratorio los respiraderos hidrotermales, el equipo hizo sus propios fondos marinos en miniatura llenando vasos con mezclas que imitan el océano primordial de la Tierra. Estos océanos basados en laboratorio actúan como viveros de aminoácidos, compuestos orgánicos que son esenciales para la vida tal como la conocemos. Como los bloques de Lego, los aminoácidos se construyen unos sobre otros para formar proteínas, que conforman todos los seres vivos.
Un vídeo de lapso de tiempo de una chimenea hidrotermal en miniatura que se hizo en el laboratorio, como sucedería en el océano de la Tierra primitivaprimitiva. La chimenea crece a partir de reacciones con minerales que se encuentran en el océano. Los respiraderos naturales pueden seguir formándose durante miles de años y crecer hasta decenas de metros de altura.
"Comprender qué tan lejos se puede llegar solo con sustancias orgánicas y minerales antes de tener una célula real es realmente importante para comprender de qué tipo de entornos podría surgir la vida", dijo Barge, investigadora principal y primera autora del nuevo estudio, publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
"Además, investigar cómo impactan en todo esto cosas como la atmósfera, el océano y los minerales en los respiraderos, puede ayudarnos a comprender la probabilidad de que esto haya ocurrido en otro planeta".
Situados alrededor de grietas en el fondo marino, los respiraderos hidrotermales son lugares donde se forman chimeneas naturales, liberando el fluido caliente bajo la corteza terrestre. Cuando estas chimeneas interactúan con el agua de mar que las rodea, crean un entorno en constante cambio, que es necesario para que la vida evolucione y cambie. Este oscuro y cálido ambiente alimentado por energía química de la Tierra puede ser la clave de cómo podría formarse la vida en los mundos más alejados de nuestro sistema solar, lejos del calor del Sol.
VÍDEO: Chimeneas hidrotermales en el volcán submarino Mata Ua.
"Si tenemos estos respiraderos hidrotermales aquí en la Tierra, posiblemente ocurran reacciones similares en otros planetas", dijo Erika Flores, coautora del nuevo estudio del JPL.
Barge y Flores usaron en sus experimentos ingredientes que se encuentran comúnmente en el océano de la Tierra. Combinaron agua, minerales y las moléculas "precursoras" piruvato y amoníaco, que son necesarias para iniciar la formación de aminoácidos. Probaron su hipótesis calentando la solución a 158 grados Fahrenheit (70 grados Celsius), la misma temperatura encontrada cerca de un respiradero hidrotermal, y ajustando el pH para imitar el ambiente alcalino. También eliminaron el oxígeno de la mezcla porque, a diferencia de hoy, la Tierra primitiva tenía muy poco oxígeno en su océano. El equipo también utilizó el mineral hidróxido de hierro, u "óxido verde", que era abundante en la Tierra primitiva.
El óxido verde reaccionó con pequeñas cantidades de oxígeno que el equipo inyectó en la solución, produciendo el aminoácido alanina y el alfa hidroxiácido lactato. Los alfa hidroxiácidos (AHAs) son subproductos de reacciones de aminoácidos, pero algunos científicos teorizan que también podrían combinarse para formar moléculas orgánicas más complejas que podrían llevar a la vida.
"Hemos demostrado que en condiciones geológicas similares a las de la Tierra primitiva, y quizás a otros planetas, podemos formar aminoácidos y alfa hidroxiácidos a partir de una reacción simple en las condiciones que habrían existido en el fondo marino", dijo Barge.
La creación de aminoácidos y alfa hidroxiácidos de Barge en el laboratorio es la culminación de nueve años de investigación sobre los orígenes de la vida. Estudios anteriores analizaron si se encuentran ingredientes adecuados para la vida en los respiraderos hidrotermales y la cantidad de energía que pueden generar (suficiente para alimentar una bombilla).
Pero en este nuevo estudio es la primera vez que su equipo ha observado un entorno muy similar al de un respiradero hidrotermal que provoca una reacción orgánica. Barge y su equipo continuarán estudiando estas reacciones antes de encontrar más ingredientes para la vida y crear moléculas más complejas. Paso a paso, está avanzando lentamente por la cadena de la vida.
Esta línea de investigación es importante ya que los científicos estudian mundos en nuestro sistema solar y más allá de eso que puedan albergar ambientes habitables. La luna de Júpiter, Europa y la luna de Saturno, Encelado, por ejemplo, podrían tener respiraderos hidrotermales en los océanos bajo sus heladas cortezas.
Comprender cómo podría comenzar la vida en un océano sin luz solar ayudaría a los científicos a diseñar futuras misiones de exploración, así como experimentos que podrían excavar bajo el hielo para buscar evidencia de aminoácidos u otras moléculas biológicas.
Las futuras misiones a Marte podrían devolver muestras de la oxidada superficie del Planeta Rojo, que podrían revelar evidencia de aminoácidos formados por minerales de hierro y antigua agua. Los exoplanetas, mundos más allá de nuestro alcance pero aún dentro del ámbito de nuestros telescopios, pueden tener en sus atmósferas firmas de vida que podrían revelarse en el futuro.
"Todavía no tenemos evidencia concreta de vida en otros lugares", dijo Barge. "Pero comprender las condiciones que se requieren para el origen de la vida puede ayudar a reducir los lugares donde creemos que podría existir la vida".
Artículo científico: Redox and pH gradients drive amino acid synthesis in iron oxyhydroxide mineral systems
