Nuevo estudio describe 'Waterworld' la teoría de los orígenes de la vida

Michael Russell y Laurie Barge de NASA Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California, está representado en su laboratorio de mundos helados, donde imitan las condiciones de la Tierra miles de millones de años atrás, tratando de responder a la pregunta de cómo surgió la vida. Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech

 

15 de abril de 2014

La Vida echó raíces hace más de 4.000 millones de años en nuestra Tierra naciente, un lugar más húmedo y más duro que ahora, bañado en los chisporroteando rayos ultravioletas. Lo que comenzó como simples células finalmente transformadas en moldes de barro, ranas, elefantes, los seres humanos y el resto de nuestro planeta viviente en sus reinos. ¿Cómo empezó todo?.

 

Un nuevo estudio de investigadores del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California y el equipo de mundos helados en el Instituto de Astrobiología de la NASA, con sede en el centro de investigación Ames de la NASA en Moffett Field, California, describe cómo la electricidad producida naturalmente en el suelo marino hayan dado lugar a la vida. Mientras los científicos ya habían propuesto esta hipótesis--llamada "submarino surgimiento hidrotermal alcalino de la vida" - el nuevo informe reúne décadas de campo, laboratorio e investigación teórica en un cuadro magnífico, unificado.

 

Esta imagen del piso del océano Atlántico muestra una colección de Torres de piedra caliza conocida como la "ciudad perdida". Alcalinas hidrotermales de este tipo se proponen ser la cuna de los primeros organismos vivos en la Tierra antigua. Imagen cortesía D. Kelley y M. Elend/Universidad de Washington.

 

Según los resultados, que también pueden ser pensados como la teoría del "mundo acuático", puede haber comenzado la vida interior en cálidos y suaves manantiales en el fondo del mar, en un momento hace mucho tiempo cuando los océanos de la Tierra eran batidos por todo el planeta. Esta idea de los respiraderos hidrotermales como lugares posibles para los orígenes de la vida primero fue propuesta en 1980 por otros investigadores, que los encontraron en el fondo del mar cerca de Cabo San Lucas, México. Llamado "fumadores negros", esos respiraderos de burbuja con quemaduras con líquidos calientes, ácidos. En contraste, las rejillas de ventilación en el nuevo estudio--primera hipótesis por el científico Michael Russell de JPL en 1989--son más suave, más fresco y filtrarse con líquidos alcalinos. Un tal complejo imponente de estos respiraderos alcalinos que fueron encontrados casualmente en el norte del océano Atlántico en el año 2000 y apodado la ciudad perdida.

 

"La Vida aprovecha Estados desequilibrados en el planeta, que pudo haber sido los casos hace miles de millones de años en los respiraderos hidrotermales alcalinos,", dijo Russell. "La vida es el proceso que resuelve estos desequilibrios". Russell es el autor principal del nuevo estudio, publicado en la edición de abril de la revista Astrobiology.

 

La teoría del mundo agua de Russell y su equipo, dice que los respiraderos hidrotérmicos cálidos, alcalinos mantienen un estado desequilibrado con respecto al océano circundante de la Tierra antigua, ácido--uno que podría haber proporcionado energía libre llamada para conducir a la aparición de la vida. De hecho, las rejillas de ventilación podrían haber creado dos desequilibrios químicos. El primero fue un gradiente de protones, donde los protones, que son los iones de hidrógeno--se concentraron más en el exterior de las chimeneas de la ventilación, también llamado membranas minerales. El gradiente de protones podría han sido aprovechado para energía--algo en nuestros cuerpos hacen todo el tiempo en estructuras celulares llamadas mitocondrias.

 

El segundo desequilibrio podría haber implicado un gradiente eléctrico entre los fluidos hidrotermales y el océano. Miles de millones de años atrás, cuando la Tierra era joven, los océanos eran ricos con dióxido de carbono. Cuando el dióxido de carbono del océano y combustibles de la ventilación, hidrógeno y metano, se conocieron a través de la pared de la chimenea, los electrones  han sido transferidos. Estas reacciones podrían haber producido más complejos que contienen carbono, orgánicos o compuestos--ingredientes esenciales de la vida como la conocemos. Como gradientes del protón, procesos de transferencia de electrones se producen regularmente en las mitocondrias.

"Dentro de estas aberturas, tenemos un sistema geológico que ya lo hace uno de los aspectos de la vida," dijo Laurie Barge, segundo autor del estudio en el JPL. "La Vida vive de gradientes del protón y la transferencia de electrones".

 

Como es el caso con todas las formas de vida avanzadas, las enzimas son la clave para hacer las reacciones químicas. En nuestros océanos antiguos, los minerales pueden haber actuado como enzimas, interactuando con los productos químicos nadando y conduciendo las reacciones. En la teoría del mundo de agua, dos tipos diferentes de minerales "motores" podrían haber forrado las paredes de las estructuras de la chimenea.

"Estos motores minerales pueden ser comparados con lo que está en los coches modernos,", dijo Russell.

"Ellos hacen vida 'go' como los motores de consumo de combustible y expulsando del extractor. ADN y ARN, por otro lado, son más como los equipos del vehículo porque ellos orientan los procesos en lugar de hacerlos pasar."

Uno de los motores pequeños se cree que han utilizado un mineral conocido como óxido verde, lo que le permite tomar ventaja de la gradiente de protones para producir una molécula que contiene fosfato que almacena energía. El otro motor que han dependido de un metal raro llamado molibdeno. Este metal también está trabajando en nuestros cuerpos, en una variedad de enzimas. Ayuda con la transferencia de dos electrones en un tiempo más al uno habitual, que es útil en determinadas reacciones químicas fundamentales de conducción.

 

"Llamamos molibdeno el elemento de Douglas Adams,", dijo Russell, explicando que el número atómico del molibdeno es 42, que también pasa a ser la respuesta a la "pregunta final de la vida, el universo y todo" en el popular libro de Adams, "El autoestopista Guide to the Galaxy". Russell, bromeó, "cuarenta y dos de hecho puede ser una respuesta a la pregunta final de la vida!"

 

Orígenes del equipo de la teoría de la vida se aplica no sólo a la Tierra sino también a otros mundos mojados, rocosos.

 

"La teoría de Michael Russell se originó hace 25 años y, en ese momento, las misiones espaciales JPL han encontrado pruebas sólidas para océanos de agua líquida y suelos rocosos de mar en Europa y Encelado," dijo barcaza. "Hemos aprendido mucho sobre la historia del agua en Marte, y pronto podemos encontrar planetas como la Tierra alrededor de estrellas lejanas. Por la prueba esta hipótesis del origen de la vida en el laboratorio JPL, podemos explicar cómo podría haber surgido vida en esos lugares en nuestro sistema solar o más allá y también tener una idea de cómo buscarlo. "

 

Un primer plano de la chimenea estructuras creadas en el laboratorio de mundos helados en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, las estructuras de Pasadena, California chimenea como estas puede encontrarse en el fondo del mar, alrededor de respiraderos hidrotérmicos calientes, alcalinos. Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech

 

Por ahora, sigue sin respuesta la pregunta definitiva si los respiraderos hidrotérmicos alcalinos son las incubadoras de la vida. Russell dice quijada-increíblemente difíciles diseñar y llevar a cabo los experimentos necesarios, pero décadas más tarde, son él y su equipo son felices de enfrentar problemas.

El Instituto de tecnología de California en Pasadena gestiona JPL de la NASA.

 

Whitney Clavin
Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif.
818-354-4673
whitney.clavin@jpl.nasa.gov

"Courtesy NASA/JPL-Caltech."

 

Traducción: El Quelonio Volador