Crédito de la imagen: Universidad de Arizona.
Los científicos de la Universidad de Arizona han descubierto que los meteoritos, particularmente los meteoritos de hierro, pueden haber sido críticos para la evolución de la vida en la Tierra.
Su investigación muestra que los meteoritos fácilmente podrían haber proporcionado más fósforo que lo que ocurre naturalmente en la Tierra, suficiente fósforo para dar lugar a biomoléculas que finalmente se unieron en organismos vivos y replicantes.
El fósforo es fundamental para la vida. Forma la columna vertebral del ADN y el ARN porque conecta las bases genéticas de estas moléculas en largas cadenas. Es vital para el metabolismo porque está relacionado con el combustible fundamental de la vida, el trifosfato de adenosina (ATP), la energía que impulsa el crecimiento y el movimiento. ¿Y el fósforo es parte de la arquitectura viva? Está en los fosfolípidos que forman las paredes celulares y en los huesos de los vertebrados.
"En términos de masa, el fósforo es el quinto elemento biológico más importante, después del carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno", dijo Matthew A. Pasek, candidato a doctorado en el departamento de ciencias planetarias de la UA y en el Laboratorio Lunar y Planetario.
Pero donde la vida terrestre obtuvo su fósforo ha sido un misterio, agregó.
El fósforo es mucho más raro en la naturaleza que el hidrógeno, el oxígeno, el carbono y el nitrógeno.
Pasek cita estudios recientes que muestran que hay aproximadamente un átomo de fósforo por cada 2.8 millones de átomos de hidrógeno en el cosmos, cada 49 millones de átomos de hidrógeno en los océanos y cada 203 átomos de hidrógeno en las bacterias. Del mismo modo, hay un solo átomo de fósforo por cada 1.400 átomos de oxígeno en el cosmos, cada 25 millones de átomos de oxígeno en los océanos y 72 átomos de oxígeno en las bacterias. Los números para átomos de carbono y átomos de nitrógeno, respectivamente, por átomo de fósforo individual son 680 y 230 en el cosmos, 974 y 633 en los océanos, y 116 y 15 en bacterias.
"Debido a que el fósforo es mucho más raro en el medio ambiente que en la vida, comprender el comportamiento del fósforo en la Tierra primitiva da pistas sobre el origen de la vida", dijo Pasek.
La forma terrestre más común del elemento es un mineral llamado apatita. Cuando se mezcla con agua, la apatita libera solo cantidades muy pequeñas de fosfato. Los científicos han intentado calentar la apatita a altas temperaturas, combinándola con varios compuestos extraños y súper energéticos, incluso experimentando con compuestos de fósforo desconocidos en la Tierra. Esta investigación no ha explicado de dónde proviene el fósforo de la vida, señaló Pasek.
Pasek comenzó a trabajar con Dante Lauretta, profesor asistente de ciencias planetarias de la UA, en la idea de que los meteoritos son la fuente del fósforo de la Tierra. El trabajo se inspiró en los experimentos anteriores de Lauretta que mostraron que el fósforo se concentró en las superficies metálicas que se corroían en el sistema solar temprano.
"Este mecanismo natural de concentración de fósforo en presencia de un catalizador orgánico conocido (como el metal a base de hierro) me hizo pensar que la corrosión acuosa de minerales meteoríticos podría conducir a la formación de biomoléculas importantes que contienen fósforo", dijo Lauretta.
"Los meteoritos tienen varios minerales diferentes que contienen fósforo", dijo Pasek. "El más importante, con el que hemos trabajado más recientemente, es el fosfuro de hierro-níquel, conocido como schreibersita".
La schreibersita es un compuesto metálico que es extremadamente raro en la Tierra. Pero es omnipresente en meteoritos, especialmente meteoritos de hierro, que están salpicados de granos de schreibersita o cubiertos de vetas de schreibersita de color rosado.
En abril pasado, Pasek, estudiante de licenciatura de la UA Virginia Smith, y Lauretta mezclaron schriebersite con agua fresca, desionizada y a temperatura ambiente. Luego analizaron la mezcla líquida usando RMN, resonancia magnética nuclear.
"Vimos una gran cantidad de diferentes compuestos de fósforo en formación", dijo Pasek. "Uno de los más interesantes que encontramos fue P2-O7 (dos átomos de fósforo con siete átomos de oxígeno), una de las formas de fosfato más bioquímicamente útiles, similar a la que se encuentra en el ATP".
Experimentos previos han formado P2-07, pero a altas temperaturas o bajo otras condiciones extremas, no simplemente disolviendo un mineral en agua a temperatura ambiente, dijo Pasek.
"Esto nos permite restringir un poco dónde pueden haber ocurrido los orígenes de la vida", dijo. "Si vas a tener una vida a base de fosfato, es probable que haya tenido que ocurrir cerca de una región de agua dulce donde un meteorito había caído recientemente. Podemos ir tan lejos, tal vez, como para decir que fue un meteorito de hierro. Los meteoritos de hierro tienen de 10 a 100 veces más schreibersita que otros meteoritos.
“Creo que los meteoritos fueron críticos para la evolución de la vida debido a algunos de los minerales, especialmente el compuesto P2-07, que se usa en ATP, en la fotosíntesis, en la formación de nuevos enlaces de fosfato con compuestos orgánicos (compuestos que contienen carbono), y en una variedad de otros procesos bioquímicos ", dijo Pasek.
"Creo que uno de los aspectos más emocionantes de este descubrimiento es el hecho de que los meteoritos de hierro se forman por el proceso de diferenciación planetesimal", dijo Lauretta. Es decir, los bloques de construcción de los planetas, llamados planetesmals, forman un núcleo metálico y un manto de silicato. Los meteoritos de hierro representan el núcleo metálico, y otros tipos de meteoritos, llamados acondritas, representan el manto.
"Nadie se dio cuenta de que una etapa tan crítica en la evolución planetaria podría asociarse con el origen de la vida", agregó. “Este resultado limita dónde, en nuestro sistema solar y en otros, la vida podría originarse. ¿Requiere un cinturón de asteroides donde los planetesimales puedan crecer a un tamaño crítico? alrededor de 500 kilómetros de diámetro? y un mecanismo para interrumpir estos cuerpos y entregarlos al sistema solar interior ".
Júpiter impulsa la entrega de planetesimales a nuestro sistema solar interno, dijo Lauretta, lo que limita las posibilidades de que los planetas y lunas del sistema solar externo reciban las formas reactivas de fósforo utilizadas por las biomoléculas esenciales para la vida terrestre.
Los sistemas solares que carecen de un objeto del tamaño de Júpiter que pueda perturbar los asteroides ricos en minerales hacia los planetas terrestres también tienen pocas perspectivas de desarrollar vida, agregó Lauretta.
Pasek habla sobre la investigación hoy (24 de agosto) en la 228ª reunión nacional de la American Chemical Society en Filadelfia. El trabajo está financiado por el programa de la NASA, Astrobiología: exobiología y biología evolutiva.
Fuente original: Comunicado de prensa de la UA
