La vida tal como la conocemos requiere fósforo. Es uno de los seis elementos químicos principales de la vida, forma la columna vertebral de las moléculas de ADN y ARN, actúa como la moneda principal para la energía en todas las células y ancla los lípidos que separan las células de sus células.el ambiente alrededor.
¿Pero cómo un ambiente sin vida en la Tierra primitiva suministró este ingrediente clave?
"Durante 50 años, lo que se llama 'el problema del fosfato' ha plagado los estudios sobre el origen de la vida", dijo el primer autor Jonathan Toner, profesor asistente de investigación de ciencias de la Tierra y del espacio de la Universidad de Washington.
El problema es que las reacciones químicas que hacen que los componentes básicos de los seres vivos necesiten mucho fósforo, pero el fósforo es escaso. Un nuevo estudio de la UW, publicado el 30 de diciembre en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias , encuentra una respuesta a este problema en ciertos tipos de lagos.
El estudio se centra en lagos ricos en carbonato, que se forman en ambientes secos dentro de depresiones que canalizan el agua que drena del paisaje circundante. Debido a las altas tasas de evaporación, las aguas del lago se concentran en soluciones saladas y alcalinas, o de alto pH.los lagos, también conocidos como lagos alcalinos o de soda, se encuentran en los siete continentes.
Los investigadores primero observaron las mediciones de fósforo en los lagos ricos en carbonato existentes, incluidos el Lago Mono en California, el Lago Magadi en Kenia y el Lago Lonar en la India.
Si bien la concentración exacta depende de dónde se tomaron las muestras y durante qué estación, los investigadores descubrieron que los lagos ricos en carbonato tienen niveles de fósforo hasta 50,000 veces superiores a los encontrados en el agua de mar, ríos y otros tipos de lagos.existencia de algún mecanismo común y natural que acumula fósforo en estos lagos.
Hoy en día, estos lagos ricos en carbonato son biológicamente ricos y sostienen una vida que va desde microbios hasta las famosas bandadas de flamencos del lago Magadi. Estos seres vivos afectan la química del lago. Por lo tanto, los investigadores realizaron experimentos de laboratorio con botellas de agua rica en carbonato en diferentes composiciones químicas paraentienda cómo los lagos acumulan fósforo y cómo las altas concentraciones de fósforo podrían llegar a un ambiente sin vida.
La razón por la que estas aguas tienen un alto contenido de fósforo es su contenido de carbonato. En la mayoría de los lagos, el calcio, que es mucho más abundante en la Tierra, se une al fósforo para producir minerales sólidos de fosfato de calcio, a los que la vida no puede acceder. Pero en los ricos en carbonatoaguas, el carbonato supera al fosfato para unirse al calcio, dejando parte del fosfato sin adherir. Las pruebas de laboratorio que combinan ingredientes a diferentes concentraciones muestran que el calcio se une al carbonato y deja el fosfato disponible libremente en el agua.
"Es una idea sencilla, que es su atractivo", dijo Toner. "Resuelve el problema del fosfato de una manera elegante y plausible".
Los niveles de fosfato podrían subir aún más, hasta niveles de un millón de veces en el agua de mar, cuando las aguas del lago se evaporan durante las estaciones secas, a lo largo de las costas o en piscinas separadas del cuerpo principal del lago.
"Los niveles extremadamente altos de fosfato en estos lagos y estanques habrían provocado reacciones que pusieron el fósforo en los bloques de construcción moleculares de ARN, proteínas y grasas, todo lo cual era necesario para que la vida continuara", dijo el coautor David Catling, profesor de ciencias de la tierra y el espacio de la UW.
El aire rico en dióxido de carbono en la Tierra primitiva, hace unos cuatro mil millones de años, habría sido ideal para crear tales lagos y permitirles alcanzar niveles máximos de fósforo. Los lagos ricos en carbonato tienden a formarse en atmósferas con alto contenido de dióxido de carbonoAdemás, el dióxido de carbono se disuelve en agua para crear condiciones ácidas que liberan fósforo de manera eficiente de las rocas.
"La Tierra primitiva era un lugar volcánicamente activo, por lo que habría tenido muchas rocas volcánicas frescas reaccionando con dióxido de carbono y suministrando carbonato y fósforo a los lagos", dijo Toner. "La Tierra primitiva podría haber albergado muchos lagos ricos en carbonato", que habría tenido concentraciones de fósforo lo suficientemente altas como para comenzar la vida "
Otro estudio reciente de los dos autores mostró que este tipo de lagos también pueden proporcionar abundante cianuro para apoyar la formación de aminoácidos y nucleótidos, los componentes básicos de las proteínas, el ADN y el ARN. Antes, los investigadores habían luchado por encontrar un entorno naturalcon suficiente cianuro para mantener el origen de la vida. El cianuro es venenoso para los humanos, pero no para los microbios primitivos, y es crítico para el tipo de química que fácilmente constituye los componentes básicos de la vida.
La investigación fue financiada por la Colaboración de la Fundación Simons sobre los orígenes de la vida.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington . Original escrito por Hannah Hickey. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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