El problema de cómo el fósforo se convirtió en un ingrediente básico para la vida en la Tierra puede haber sido resuelto por investigadores de la Universidad de Cambridge y la Universidad de Ciudad del Cabo, quienes han recreado en el laboratorio el agua de mar primordial que contiene el elemento.
Sus resultados, publicados en la revista Nature Communications, muestran que el agua de mar podría ser la fuente faltante de fosfato, lo que significa que podría haber estado disponible en una escala lo suficientemente grande para la vida sin requerir condiciones ambientales especiales.
El estudio «abre muchas posibilidades sobre cómo el agua de mar podría haber suministrado fósforo a diferentes entornos, por ejemplo, lagos, lagunas o costas donde el rocío del mar podría haber llevado el fosfato a la tierra«
«Esto realmente podría cambiar la forma en que pensamos sobre los entornos en los que se originó la vida por primera vez«, comenta el coautor del estudio, el profesor Nick Tosca, del Departamento de Ciencias de la Tierra de Cambridge.
El estudio, que fue dirigido por el estudiante de doctorado Matthew Brady, del Departamento de Ciencias de la Tierra de Cambridge, muestra que el agua de mar primitiva podría haber contenido de mil a diez mil veces más fosfato de lo estimado previamente, siempre que el agua contuviera una gran cantidad de hierro.
El fosfato es un ingrediente esencial en la creación de los componentes básicos de la vida, formando un componente clave del ADN y el ARN, pero es uno de los elementos menos abundantes en el cosmos en relación con su importancia biológica. Cuando está en su forma mineral, el fosfato también es relativamente inaccesible; puede ser difícil disolverlo en agua para que la vida pueda usarlo.
Los químicos pueden sintetizar biomoléculas cruciales si hay mucho fosfato en la solución
Los científicos han sospechado durante mucho tiempo que el fósforo se convirtió en parte de la biología desde el principio, pero solo recientemente han comenzado a reconocer el papel del fosfato en la dirección de la síntesis de moléculas requeridas por la vida en la Tierra. «Los experimentos muestran que hace que sucedan cosas asombrosas: los químicos pueden sintetizar biomoléculas cruciales si hay mucho fosfato en la solución«, indica Tosca.
Pero el entorno exacto necesario para producir fosfato ha sido un tema de discusión. Algunos estudios han sugerido que cuando el hierro es abundante, el fosfato debería ser incluso menos accesible para la vida. Sin embargo, esto es controvertido porque la Tierra primitiva habría tenido una atmósfera pobre en oxígeno donde el hierro habría estado muy extendido.
Para comprender cómo llegó a depender la vida del fosfato y el tipo de entorno en el que se habría formado este elemento, llevaron a cabo modelos geoquímicos para recrear las condiciones primitivas de la Tierra. «Es emocionante ver cómo los experimentos simples en una botella pueden anular nuestro pensamiento sobre las condiciones que estaban presentes en la Tierra primitiva«, apunta Brady.
El agua de mar, fuente de fosfatos
En el laboratorio, crearon agua de mar con la misma química que se cree que existió en la historia temprana de la Tierra. También realizaron sus experimentos en una atmósfera privada de oxígeno, como en la Tierra antigua. Los resultados del equipo sugieren que el agua de mar en sí misma podría haber sido una fuente importante de este elemento esencial.
«Esto no significa necesariamente que la vida en la Tierra comenzara en el agua de mar«, comenta Tosca, «abre muchas posibilidades sobre cómo el agua de mar podría haber suministrado fosfato a diferentes entornos, por ejemplo, lagos, lagunas o costas donde el rocío del mar podría haber llevado el fosfato a la tierra«.
Anteriormente, los científicos habían ideado una variedad de formas de generar fósforo, algunas teorías que involucraban entornos especiales como manantiales volcánicos ácidos o lagos alcalinos, y minerales raros que se encuentran solo en meteoritos.
Aguas particulares
«Teníamos el presentimiento de que el hierro era clave para la solubilidad del fosfato, pero simplemente no había suficientes datos«, según Tosca. La idea de los experimentos del equipo surgió cuando observaron las aguas que bañan los sedimentos depositados en el Mar Báltico moderno. «Es inusual porque tiene un alto contenido de fosfato y hierro; comenzamos a preguntarnos qué era tan diferente en esas aguas en particular«.
En sus experimentos, los investigadores agregaron diferentes cantidades de hierro a una variedad de muestras de agua de mar sintética y probaron cuánto fósforo podía contener antes de que se formaran cristales y los minerales se separaran del líquido. Luego construyeron estos puntos de datos en un modelo que podría predecir la cantidad de fosfato que podría contener el agua de mar antigua.
Un estudio de importancia para la relación entre Marte y la vida
Las aguas de los poros del Mar Báltico proporcionaron un conjunto de muestras modernas que usaron para probar su modelo. «Podríamos reproducir perfectamente esa química inusual del agua», asegura Tosca. A partir de ahí, pasaron a explorar la química del agua de mar antes de que existiera la biología.
Los resultados también tienen implicaciones para los científicos que intentan comprender las posibilidades de vida más allá de la Tierra. «Si el hierro ayuda a poner más fosfato en solución, entonces esto podría tener relevancia para el Marte primitivo«, agrega Tosca.
La evidencia de agua en el antiguo Marte es abundante, incluidos antiguos lechos de ríos y depósitos de inundaciones, y también sabemos que había mucho hierro en la superficie y que la atmósfera a veces era pobre en oxígeno, según Tosca.
Nuevos caminos para la evolución de la vida
Sus simulaciones de aguas superficiales que se filtran a través de rocas en la superficie marciana sugieren que el agua rica en hierro también podría haber suministrado fosfatos en este entorno.
«Será fascinante ver cómo la comunidad utiliza nuestros resultados para explorar caminos nuevos y alternativos para la evolución de la vida en nuestro planeta y más allá«, concluye Brady.
Fuente: Nature Communications.
