Nanopartículas en rocas antiguas esconden los secretos de la vida

Los científicos han descubierto que nanopartículas presentes en algunas de las rocas más antiguas del mundo ocultan pistas sobre los orígenes de la vida: los hallazgos podrían explicar por qué el fósforo se convirtió en un componente importante de la vida y cómo las moléculas se unieron por primera vez para formar ARN primitivo, en los respiraderos hidrotermales del fondo marino.

Investigadores de la Universidad de Australia Occidental examinaron sedimentos de respiraderos hidrotermales de 3.500 millones de años de antigüedad y descubrieron pistas sobre el origen y la evolución temprana de la vida. En un nuevo estudio, publicado recientemente en la revista Science Advances, sostienen que las nanopartículas de greenalita y apatita que fueron identificadas permiten avanzar en la comprensión de los fenómenos que dieron origen a la vida en la Tierra primitiva.

Según una nota de prensa, los hallazgos se concretaron al oeste de Marble Bar, en la región de Pilbara, en Australia Occidental. En esa zona, los científicos revelaron que los sedimentos contenían abundantes partículas de arcilla rica en hierro, conocida como greenalita.

Una “cápsula del tiempo”

"Descubrimos que las diminutas partículas de arcilla eran mucho más abundantes que las prominentes partículas de óxido de hierro, que dan a los jaspes su color rojo brillante", indicó en el comunicado el profesor Birger Rasmussen, autor principal de la investigación.

La zona de Pilbara es famosa por su preservación prístina de la corteza terrestre durante la era Arcaica, cuando la vida apenas comenzaba. Las rocas de esta región australiana son una verdadera “cápsula del tiempo”, que contiene información sobre la química prebiótica, de acuerdo a un artículo publicado en Science Alert.

Los investigadores aclararon que las partículas de greenalita no pueden apreciarse a simple vista y solamente son observables utilizando microscopios electrónicos de elevada resolución. Además, hallaron pequeñas partículas de apatita, un mineral de fosfato de calcio, junto a las nanopartículas de greenalita.

Formación de ARN primitivo

Algunos modelos geoquímicos concluyen que la greenalita fue el principal mineral rico en hierro que se formó cuando los fluidos calientes de los respiraderos hidrotermales se mezclaron con el agua de mar en la Tierra primitiva.

Hace miles de millones de años, los respiraderos hidrotermales podrían haber generado billones de partículas microscópicas de arcilla, con ranuras que permitieron la acumulación y concentración de moléculas para formar ARN (ácido ribonucleico) o preARN.

En ese sentido, el nuevo estudio concluye que los respiraderos hidrotermales no fueron únicamente una fuente de fósforo, una sustancia esencial para el origen y la evolución temprana de la vida, sino que además produjeron enormes cantidades de nanopartículas de arcilla altamente reactivas.

Mayores concentraciones de fósforo

En cuanto a la apatita, la circulación del agua de mar a través de la corteza oceánica debajo del antiguo fondo marino indica que el fósforo se liberó en los fluidos de los respiraderos, cuando los minerales de la corteza reaccionaron con el agua de mar a altas temperaturas. Esto sugiere que los sistemas de ventilación del fondo marino pueden haber sido una fuente primordial de fósforo para la vida en la Tierra primitiva.

Al mismo tiempo, como las pequeñas partículas de apatita no se disolvían en el agua de mar, se estima que las concentraciones de fósforo en los océanos de la Tierra primitiva eran probablemente de 10 a 100 veces mayores que en la actualidad. Esto permitiría entender por qué el fósforo es clave para tantos procesos bioquímicos esenciales, incluida la fabricación de material genético, cuando actualmente es tan escaso en el océano.

Referencia

Nanoparticulate apatite and greenalite in oldest, well-preserved hydrothermal vent precipitates. Birger Rasmussen et al. Science Advances (2024). DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adj4789