Cromatogramas de iones totales de magnetita después de una reacción hidrotermal en comparación con los controles. A Comparación representativa de uno de los tres cromatogramas de iones totales duplicados obtenidos de magnetita que reaccionó con HCO3– y h2 con controles durante 16 h a 90 °C y 16 bar de presión total. (a) Moléculas orgánicas producidas usando magnetita con H2 y HCO3–. (b) Muestra de control usando magnetita con H2 (c) Muestra de control usando cuarzo con H2 y HCO3– (d) Muestra de control usando cuarzo con H2. B (A) los picos con una relación señal:ruido <5:1 o un factor de coincidencia inversa <65,0 para la biblioteca NIST20 no se etiquetaron (Datos complementarios 3 para identidades de picos obtenidos de la biblioteca NIST20). Crédito: Comunicaciones Tierra y Medio Ambiente (2024) DOI: 10.1038/s43247-023-01196-4
La investigación de la Universidad de Newcastle recurre a antiguas fuentes termales para explorar los orígenes de la vida en la Tierra.
El equipo de investigación investigó cómo surgieron los primeros sistemas vivos a partir de material geológico inerte en la Tierra hace 3.500 millones de años. Los científicos de la Universidad de Newcastle mezclaron hidrógeno, bicarbonato y magnetita rica en hierro en condiciones relativamente suaves que imitan las respiraderos hidrotermales para formar un espectro de moléculas orgánicas, principalmente ácidos grasos que se extienden hasta 18 átomos de carbono.
Publicado en el periódico Comunicaciones Tierra y Medio AmbienteSus hallazgos revelan cómo algunas de las moléculas más importantes necesarias para producir vida están hechas de sustancias químicas inorgánicas, lo cual es esencial para comprender un paso clave en cómo se formó la Tierra hace miles de millones de años.
Sus resultados pueden proporcionar una fuente plausible de moléculas orgánicas que forman las membranas celulares primitivas, que pueden haber sido seleccionadas a partir de procesos bioquímicos tempranos en la Tierra primitiva.
Ácidos grasos en las primeras etapas de la vida.
Los ácidos grasos son moléculas orgánicas largas que tienen regiones que atraen y repelen el agua y que naturalmente forman compartimentos similares a células en el agua, y este tipo de moléculas podrían haber formado las primeras membranas celulares. Sin embargo, a pesar de su importancia, no estaba claro de dónde procedían estos ácidos grasos en las primeras etapas de la vida.
Una hipótesis es que pueden haberse formado en respiraderos hidrotermales, donde el agua caliente, mezclada con fluidos ricos en hidrógeno de respiraderos submarinos, se mezcla con agua de mar rica en CO.2.
El grupo replicó en su laboratorio elementos críticos del entorno químico que se encuentran en los primeros océanos de la Tierra y la mezcla de agua alcalina caliente de ciertos tipos de respiraderos hidrotermales. Descubrieron que cuando fluidos calientes ricos en hidrógeno se mezclaban con agua rica en dióxido de carbono en presencia de minerales a base de hierro en la Tierra primitiva, se creaba el tipo de moléculas necesarias para formar membranas celulares primitivas.
El autor principal, el Dr. Graham Purvis realizó el estudio en la Universidad de Newcastle y actualmente es investigador asociado postdoctoral en la Universidad de Durham.
Dijo: «Para el comienzo de la vida son fundamentales los compartimentos celulares, fundamentales para distinguir la química interna del entorno externo. Estos compartimentos son importantes para estimular reacciones que salvan vidas al concentrar sustancias químicas y facilitar la producción de energía, que sirven como piedra angular de las primeras etapas de la vida. momentos.»
«Los resultados sugieren que la convergencia de fluidos ricos en hidrógeno de respiraderos hidrotermales alcalinos con agua rica en bicarbonato en minerales a base de hierro puede haber estimulado las membranas basales de las primeras células en las primeras etapas de la vida».
«Este proceso puede haber dado lugar a una diversidad de tipos de membranas, algunas de las cuales presumiblemente sirvieron como cunas de vida cuando comenzó la vida. Además, este proceso transformador puede haber contribuido al origen de ácidos específicos que se encuentran en la composición elemental de los meteoritos».
Investigador Principal, Lector de Bioquímica, Facultad de Ciencias Ambientales Naturales, Dr. John Telling: «Esperamos que esta investigación pueda proporcionar un primer paso hacia la comprensión de cómo se originó la vida en nuestro planeta. La investigación en nuestro laboratorio continuará para determinar el segundo paso clave: cómo estas moléculas orgánicas, inicialmente «pegadas» a las superficies minerales, se elevan para formar compartimentos esféricos parecidos a células unidos a una membrana; las primeras ‘protocélulas’ posibles que formaron la primera vida celular».
Curiosamente, los investigadores han sugerido que todavía pueden estar ocurriendo reacciones similares en los océanos debajo de las superficies lunares heladas de nuestro sistema solar, las reacciones de formación de membranas. Esto plantea la posibilidad de fuentes de vida alternativas en estos mundos distantes.
Más información:
Graham Purvis et al., Producción de ácidos grasos de cadena larga mediante reducción de bicarbonato impulsada por hidrógeno en antiguos respiraderos hidrotermales alcalinos, Comunicaciones Tierra y Medio Ambiente (2024) DOI: 10.1038/s43247-023-01196-4
Proporcionado por la Universidad de Newcastle
referencia: Estudio descubre fuentes potenciales de vida en antiguas aguas termales (2024, 12 de enero) Consultado el 13 de enero de 2024 en https://phys.org/news/2024-01-uncovers-potential-life-ancient-hot.html
Este documento está sujeto a derechos de autor. Ninguna parte puede reproducirse sin permiso por escrito, excepto en cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.
