Nuestros primeros ancestros vienen del fondo del mar

Un nuevo estudio respalda la idea de que los componentes vitales de nuestros primeros ancestros surgieron de reacciones que involucraban antiguos respiraderos hidrotermales: cuando las condiciones alrededor de estos ambientes produjeron los ácidos grasos necesarios para formar las membranas celulares, esas membranas podrían haber quedado atrapadas en el andamiaje bioquímico primordial que, finalmente, llenó de vida a la Tierra.

Investigadores de la Universidad de Newcastle, en el Reino Unido, estudiaron antiguas fuentes termales para explorar los orígenes de la vida en la Tierra: los resultados indican que el surgimiento de los primeros sistemas vivos a partir de materiales geológicos inertes, hace más de 3.500 millones de años, se habría acelerado a partir del desarrollo de membranas rudimentarias en las primeras células.

De acuerdo a una nota de prensa, la convergencia de fluidos ricos en hidrógeno de respiraderos hidrotermales alcalinos, con aguas ricas en bicarbonato en minerales a base de hierro, podría haber propiciado el crecimiento de estructuras equivalentes a las membranas que se encuentran actualmente en las células de los diferentes organismos vivos.

La mezcla perfecta para la vida

En su investigación, publicada recientemente en la revista Communications Earth & Environment, los científicos verificaron que la mezcla de hidrógeno, bicarbonato y magnetita rica en hierro, en condiciones que imitan un respiradero hidrotermal en el marco de un experimento, deriva en la formación de un espectro de moléculas orgánicas. Esto incluye ácidos grasos, que se extienden hasta 18 átomos de carbono de longitud, y que posteriormente crean las condiciones para la aparición de las membranas celulares.

Los ácidos grasos son moléculas orgánicas largas que tienen regiones que atraen y repelen el agua, formando automáticamente compartimentos similares a células de manera natural: son este tipo de moléculas las que podrían haber formado las primeras membranas celulares. Sin embargo, a pesar de su importancia, no estaba claro hasta el momento el origen de los ácidos grasos en las primeras etapas de la vida.

Los respiraderos hidrotermales ubicados en el fondo de mares y océanos, dadas las condiciones químicas mencionadas previamente, son considerados desde hace tiempo como uno de los principales candidatos para ese origen. En líneas generales, nacen a partir de una grieta o fumarola en el fondo oceánico, de la cual fluye agua geotermalmente caliente. Estos ambientes pueden albergar en la actualidad diferentes formas de vida, tal como lo habrían hecho en los inicios del planeta.

Revelando los orígenes de la vida

Los hallazgos del equipo de científicos revelan potencialmente cómo algunas moléculas necesarias para producir vida están hechas de sustancias químicas inorgánicas, lo cual es esencial para comprender cómo se formó la vida en la Tierra hace miles de millones de años. Las conclusiones de los especialistas pueden proporcionar un mecanismo plausible para la génesis de las moléculas orgánicas, destinadas a formar membranas celulares antiguas. Todo indica que estas moléculas habrían sido “seleccionadas” a partir de procesos bioquímicos tempranos en la Tierra primitiva.

“Para el inicio de la vida son fundamentales los compartimentos celulares, cruciales para aislar la química interna del entorno externo. Estos compartimentos fueron fundamentales para fomentar reacciones que sustentan la vida al concentrar sustancias químicas y facilitar la producción de energía, sirviendo potencialmente como piedra angular de los primeros momentos de la vida”, indicó en el comunicado el Dr. Graham Purvis, uno de los autores del nuevo estudio.

Los compartimentos celulares que menciona Purvis son las membranas rudimentarias que funcionaron como la “cuna” protectora para el desarrollo de las primeras células, de las cuales surgieron posteriormente los primeros organismos vivos. Las membranas grasas marcan un límite entre la célula en formación y el caos externo, concentrando la bioquímica interna necesaria para las diferentes etapas de su evolución.

Referencia

Generation of long-chain fatty acids by hydrogen-driven bicarbonate reduction in ancient alkaline hydrothermal vents. Graham Purvis et al. Communications Earth & Environment (2024). DOI:https://doi.org/10.1038/s43247-023-01196-4