Dentro de algunas de las rocas más antiguas de la Tierra se han descubierto nanocristales que habían pasado desapercibidos hasta ahora y que narran cómo pudo surgir la vida.

Científicos de la University of Western Australia y de la University of Cambridge afirman que sus hallazgos podrían explicar por qué el fósforo se convirtió en uno de los principales componentes de la vida y cómo las moléculas se unieron por primera vez para formar el ARN primitivo en los respiraderos hidrotermales del fondo marino.

Rocas de miles de millones de años

Examinaron rocas de 3.500 millones de años de la región de Pilbara, en Australia Occidental, con un microscopio electrónico de transmisión y hallaron minerales inesperados.

La región de Pilbara es famosa por su prístina conservación de la corteza terrestre durante la era Arcaica, cuando la vida apenas comenzaba. Las rocas de esta zona son una cápsula del tiempo que contiene información sobre la química prebiótica.

Desde lejos, un ojo entrenado podría identificar la roca roja rayada de Pilbara como una mezcla de cuarzo muy fino (que contiene silicio y oxígeno) y hematites (de hierro y oxígeno), una combinación conocida como jaspilita.

Nanocristales ocultos en el interior de rocas antiguas

Una inspección más detenida revela algo sorprendente: nanocristales ocultos con interesantes propiedades. Dispersas por los lechos de jaspe hay finas partículas de greenalita, un mineral que contiene hierro, silicio y oxígeno, que habría sido expulsado de una fumarola hidrotermal cercana y precipitado en el fondo marino hace miles de millones de años.

Birger Rasmussen, geólogo de la University of Western Australia, dijo en un comunicado:

“Encontramos escondidas entre los óxidos de hierro más llamativos (que dan a la roca su brillante color rojo) arcillas de hierro mucho más abundantes.

Es asombroso que se puedan ver nanopartículas en rocas tan antiguas, y parte de la razón es que están selladas en estos materiales relativamente inertes químicamente”.

El color rojo del jaspe de 3.490 millones de años se debe a pequeñas partículas de hematita (mineral de óxido de hierro). Las partículas de greenalita y apatita de menos de una milésima de milímetro de longitud están ocultas entre las partículas de hematita, más obvias. Crédito de imagen: Birger Rasmussen

A nanoescala, la estructura de la greenalita es inusual. Los bordes de las partículas están ondulados debido a una desalineación en su estructura cristalina entre las capas octaédricas ricas en hierro y las capas tetraédricas ricas en sílice.

Rasmussen dijo:

“Produce una serie de ranuras paralelas en los bordes que tienen el tamaño perfecto para cosas como el ARN y el ADN”.

Rasmussen explica que esto hace que las nanopartículas de arcilla sean la herramienta catalítica perfecta para alinear los componentes de estas biomoléculas de modo que puedan encajar fácilmente.

Partículas microscópicas

Los surcos de una partícula de greenalita dentro de una roca de 3.500 millones de años. Crédito de imagen: Janet Muhling

Hace miles de millones de años, los respiraderos hidrotermales podrían haber producido billones de partículas microscópicas de arcilla con ranuras que actuaban como cadenas de montaje, concentrando ARN o pre-ARN.

Las fuentes hidrotermales, consideradas durante mucho tiempo un lugar propicio para el surgimiento de la vida, ofrecen la ubicación perfecta para que se produzca este proceso. Constantemente agitan el agua de mar a través de cámaras de magma y arrojan al océano penachos calientes y humeantes llenos de nutrientes.

Rasmussen explica:

“Es un lugar ideal para que se produzcan reacciones químicas… porque son zonas de gradientes extremos”.

Las rocas de 3.500 millones de años de Pilbara también contenían nanopartículas de fluorapatita (un mineral compuesto de oxígeno, calcio, flúor y fósforo).

La roca de jaspilita de Australia Occidental, de 3.500 millones de años de antigüedad, contenía cuarzo, hematita y greenalita. Crédito de imagen: Rasmussen et al. / Science Advances

Los científicos se han preguntado por qué el fósforo se encuentra en tantas estructuras biológicas (como el ADN, las membranas y los lípidos) a pesar de las concentraciones tan bajas del elemento en el océano.

Pero la presencia del mineral fluorapatito, que contiene fósforo, en rocas de mil millones de años ofrece una posible explicación: los respiraderos hidrotermales podrían haber sido una fuente temprana de fósforo accesible.

El modelo de los investigadores sugiere que la concentración de fósforo en las aguas profundas de hace 3.500 millones de años era probablemente entre 10 y 100 veces superior a la actual.

Rasmussen dijo:

“¿Por qué la vida seleccionó el fósforo para tantos procesos bioquímicos esenciales, incluida la fabricación de material genético, cuando hoy es tan escaso en el océano? La respuesta podría ser que el fósforo era mucho más abundante durante el origen y la evolución temprana de la vida”.

Los hallazgos de la investigación han sido publicados en Science Advances.

Fuente: scialert

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