Contexto para el origen de la vida en la Tierra

Contexto para el origen de la vida en la Tierra

Por :J.M. Ramírez

Los orígenes de la vida – la naturaleza de la transición de la química inanimada a la animada - es uno de los mayores misterios de la astrobiología.

Los orígenes de la vida – la naturaleza de la transición de la química inanimada a la animada - es uno de los mayores misterios de la astrobiología. La primera de las tres preguntas claves en astrobiología -¿de dónde venimos?- coincide en parte con los orígenes, ya sea si el proceso tuvo lugar en la antigua Tierra o en algún otro lugar. Una perspectiva sugiere que las interacciones químicas entre el agua y varios minerales pueden haber sido importantes.

Esta breve discusión se basa en un exhaustivo reportaje de Martin Schoonen, profesor de geoquímica de Story Brook, y sus colegas. Su artículo (“Una perspectiva del papel de los minerales en la síntesis prebiótica”) recién publicado por la Academia Sueca de Ciencias, puede encontrarse aquí. Su trabajo fue apoyado en parte por el NAI.

V.M.Goldschmidt, uno de los fundadores del campo de la geoquímica, sugirió en 1947 que las reacciones químicas catalizadas por minerales podrían haber jugado un papel en la química prebiótica que condujeron al origen de la vida. En el medio siglo transcurrido desde la muerte de Goldschmidt, muchas de sus ideas han sido corroboradas y divulgadas. Los minerales pueden haber jugado un importante papel tanto en la formación de simples moléculas orgánicas como el formaldehído y posiblemente en la formación de moléculas más complejas como el ARN, a través de reacciones inducidas por minerales arcillosos. Una de las mayores tareas es identificar qué minerales pueden haber abundado en la primitiva Tierra, hace 4 billones de años. Otras cuestiones son las que conciernen al estado del primitivo océano, su temperatura, salinidad y acidez.

Los candidatos más atractivos son los minerales que podrían haber actuado como catalizadores, estimulando reacciones químicas sin ser consumidos ellos mismos en el proceso. Estas reacciones podrían haber tenido lugar donde los minerales entran en contacto con el agua del mar. Los experimentos sugieren que a menudo no es la abundante química de los minerales lo que importa, sino las condiciones que rigen en el agua. La presencia de impurezas en la superficie y de defectos a nivel molecular pueden haber sido críticas para algunas de las reacciones. Muchas de esas reacciones involucran trazas de materiales disueltos en los océanos interactuando con minerales superficiales del fondo marino. No está claro que hubiera tierra seca antes de hace 4 billones de años, así que eso permanece como un caso abierto.

En este artículo, los autores hacen notar que no hay fuertes evidencias de las condiciones de las condiciones de la Tierra hace más de 4 billones de años. El gran calor fluyendo del interio probablemente creó numerosos volcanes submarinos y quizás ello dio como resultado unos océanos considerablemente más calientes que los actuales. Paradojicamente, la baja luminosidad del Sol quizás de manera simultánea condujo a una corteza más fría cubierta de hielo, especialmente cuando el vulcanismo interno disminuyó gradualmente.

La composición de la corteza submarina pudo haber sido influida por el ciclo de calor y erupciones de material. Quizás los cristales de circionio de hace 4’2 billones de años encontrados en las rocas sedimentarias más antiguas sean reliquias de esta tan primitiva corteza. Eventualmente las temperaturas en descenso llevaron a incrementar la viscosidad en el manto y a una fusión más fuerte con la corteza, dando origen a las placas tectónicas que tenemos hoy. Como sabemos tan poco de la geología primitiva, la cuestión sobre qué minerales eran abundantes no puede responderse sin reservas.

Los óxidos de hierro y los hidróxidos han jugado una parte importante en el cambio de la química de la corteza y del océano. El hierro es el metal reactivo más abundante en la Tierra moderna, y su química ha variado en el tiempo a medida que la atmósfera se transformaba de un estado reductor a otr oxidante. En el primitivo océano, la reducción de los gases disueltos como el dióxido de carbono y el monóxido de carbono por los iones ferrosos pudo haber llevado a la formación de precursores de la vida, com el amoníaco y el formaldehído. Trazas adicionales de oxígeno y nitratos llevaron a cabo reacciones más complejas. Estos autores también discuten el rol de los sulfuros metálicos, que también debieron ser abundantes en la primitiva Tierra.

En conclusión de su artículo,Schoonen y sus colegas enfatizan la complejidad de los sistemas químicos que habrían jugado un papel en la síntesis prebiótica de moléculas complejas. Factores que van de la microescala de cristales individuales a la macroescala del vulcanismo global podrían haber sido importantes. Su último párrafo concluye: “Dado el gran número de posibles combinaciones de minerales y reacciones prebióticas, es crucial desarrollar una manera de predecir el efecto catalítico potencial que un mineral puede tener una reacción particular. Creemos que este progreso puede hacerse hacia este objetivo mediante la integración de observaciones a escala molecular, modelos moleculares teóricos y estudios experimentales cuidadosamente diseñados.” ¡Realmente queda aún mucho trabajo por hacer!.