Los estanques primitivos pueden haber proporcionado un entorno adecuado para elaborar las primeras formas de vida de la Tierra, más que los océanos, según un nuevo estudio del MIT.
Los investigadores informan que cuerpos de agua poco profundos, del orden de 10 centímetros de profundidad, podrían haber contenido altas concentraciones de lo que muchos científicos creen que es un ingrediente clave para impulsar la vida en la Tierra: el nitrógeno.
En estanques poco profundos, el nitrógeno, en forma de óxidos de nitrógeno, habría tenido una buena probabilidad de acumularse lo suficiente como para reaccionar con otros compuestos y dar lugar a los primeros organismos vivos. En océanos mucho más profundos, el nitrógeno habría tenido más dificultadesestablecer una presencia significativa que catalice la vida, dicen los investigadores.
"Nuestro mensaje general es, si crees que el origen de la vida requirió nitrógeno fijo, como muchas personas lo hacen, entonces es difícil que el origen de la vida ocurra en el océano", dice la autora principal Sukrit Ranjan, un postdoc en el Departamento del MITde Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias EAPS. "Es mucho más fácil que eso suceda en un estanque".
Ranjan y sus colegas han publicado sus resultados hoy en la revista Geoquímica, Geofísica, Geosistemas . Los coautores del artículo son Andrew Babbin, profesor asistente de Doherty en Ocean Utilization en EAPS, junto con Zoe Todd y Dimitar Sasselov de la Universidad de Harvard, y Paul Rimmer en la Universidad de Cambridge.
Romper un vínculo
Si la vida primitiva realmente surgió de una reacción clave que involucra nitrógeno, hay dos formas en que los científicos creen que esto podría haber sucedido. La primera hipótesis involucra al océano profundo, donde el nitrógeno, en forma de óxidos nitrogenados, podría haber reaccionado con el carbonodióxido que brota de los respiraderos hidrotermales, para formar los primeros bloques moleculares de la vida.
La segunda hipótesis basada en el nitrógeno para el origen de la vida involucra el ARN - ácido ribonucleico, una molécula que hoy ayuda a codificar nuestra información genética. En su forma primitiva, el ARN probablemente era una molécula de flotación libre. Cuando estaba en contacto con óxidos nitrogenados, creen algunos científicos, el ARN podría haber sido inducido químicamente para formar las primeras cadenas moleculares de la vida. Este proceso de formación de ARN podría haberse producido en los océanos o en lagos y estanques poco profundos.
Los óxidos de nitrógeno probablemente se depositaron en cuerpos de agua, incluidos los océanos y estanques, como remanentes de la descomposición del nitrógeno en la atmósfera de la Tierra. El nitrógeno atmosférico consta de dos moléculas de nitrógeno, unidas a través de un fuerte triple enlace, que solo puede ser roto por unevento extremadamente energético, a saber, un rayo.
"El relámpago es como una bomba realmente intensa que estalla", dice Ranjan. "Produce suficiente energía que rompe ese triple enlace en nuestro gas de nitrógeno atmosférico, para producir óxidos nitrogenados que luego pueden caer en cuerpos de agua".
Los científicos creen que podría haber habido suficientes rayos crepitando a través de la atmósfera temprana para producir una abundancia de óxidos de nitrógeno para alimentar el origen de la vida en el océano. Ranjan dice que los científicos han asumido que este suministro de óxidos de nitrógeno generados por rayos fue relativamente estableuna vez que los compuestos ingresaron a los océanos.
Sin embargo, en este nuevo estudio, identifica dos "sumideros" o efectos significativos que podrían haber destruido una porción significativa de óxidos de nitrógeno, particularmente en los océanos. Él y sus colegas revisaron la literatura científica y descubrieron que los óxidos de nitrógeno enel agua puede descomponerse mediante interacciones con la luz ultravioleta del sol y también con hierro disuelto desprendido de rocas oceánicas primitivas.
Ranjan dice que tanto la luz ultravioleta como el hierro disuelto podrían haber destruido una porción significativa de óxidos nitrogenados en el océano, enviando los compuestos de vuelta a la atmósfera como nitrógeno gaseoso.
"Mostramos que si incluye estos dos nuevos sumideros en los que la gente no había pensado antes, eso suprime las concentraciones de óxidos de nitrógeno en el océano en un factor de 1,000, en relación con lo que la gente calculó antes", dice Ranjan.
"Construyendo una catedral"
En el océano, la luz ultravioleta y el hierro disuelto habrían hecho que los óxidos de nitrógeno fueran mucho menos disponibles para sintetizar organismos vivos. Sin embargo, en los estanques poco profundos, la vida habría tenido una mejor oportunidad de arraigarse. Esto se debe principalmente a que los estanques tienen mucho menos volumen sobrequé compuestos se pueden diluir. Como resultado, los óxidos de nitrógeno se habrían acumulado a concentraciones mucho más altas en los estanques. Cualquier "sumidero", como la luz ultravioleta y el hierro disuelto, habría tenido un efecto menor en las concentraciones generales del compuesto.
Ranjan dice que cuanto más superficial sea el estanque, mayor será la posibilidad de que los óxidos de nitrógeno hayan tenido que interactuar con otras moléculas, y particularmente con el ARN, para catalizar los primeros organismos vivos.
"Estos estanques podrían haber tenido de 10 a 100 centímetros de profundidad, con una superficie de decenas de metros cuadrados o más", dice Ranjan. "Habrían sido similares a Don Juan Pond en la Antártida hoy, que tiene un verano estacionalprofundidad de unos 10 centímetros "
Puede que no parezca un cuerpo de agua significativo, pero dice que ese es precisamente el punto: en entornos más profundos o más grandes, los óxidos de nitrógeno simplemente se habrían diluido demasiado, lo que impediría cualquier participación en la química del origen de la vida. Otros gruposestimamos que, hace unos 3.900 millones de años, justo antes de que aparecieran los primeros signos de vida en la Tierra, puede haber alrededor de 500 kilómetros cuadrados de estanques y lagos poco profundos en todo el mundo.
"Eso es muy pequeño, en comparación con la cantidad de área del lago que tenemos hoy", dice Ranjan. "Sin embargo, en relación con la cantidad de superficie que se requiere el postulado de químicos prebióticos para comenzar la vida, es bastante adecuada".
El debate sobre si la vida se originó en estanques versus océanos no está del todo resuelto, pero Ranjan dice que el nuevo estudio proporciona una evidencia convincente para el primero.
"Esta disciplina es menos como derribar una hilera de fichas de dominó y más como construir una catedral", dice Ranjan. "No hay un momento real de 'ajá'. Es más como construir pacientemente una observación tras otra, y la imagen que esemerge que, en general, muchas vías de síntesis prebióticas parecen ser químicamente más fáciles en los estanques que en los océanos ".
Esta investigación fue apoyada, en parte, por la Fundación Simons y el MIT.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Jennifer Chu. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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