El fósforo en el origen de la vida: ¿llegó por los rayos o por los meteoritos?

Hasta ahora los científicos creían que los meteoritos habían suministrado a la joven Tierra el elemento esencial del fósforo, uno de los componentes básicos de la vida. Pero tal vez los rayos desempeñaron un papel más importante que los meteoritos, según una nueva investigación. Estos nuevos puntos de vista sobre el origen de la vida aumentan las probabilidades de que la misma haya podido surgir en otro lugar del universo.

Autora: Kathelijne Bonne. Edición española: Silvia Zuleta Romano.

El fósforo es esencial para la vida: es un componente del ADN y el ARN, y se encuentra en el ATP (adenosín trifosfato), la molécula que proporciona energía a todos los organismos, incluidos nosotros. Por tanto, el fósforo debió de estar presente en la Tierra entre 3.500 y 4.100 millones de años atrás para, literalmente, insuflar vida... a la vida.

Un nuevo estudio publicado en la revista Nature demuestra que la forma específica del fósforo que necesita la vida fue suministrada en gran medida por los rayos. Hasta entonces se pensaba que los meteoritos eran las fuentes más importantes de fósforo, pero ahora se duda de que pudieran proporcionar un suministro fiable y continuo de este elemento.

Tanto los meteoritos como los tubos de rayos, también conocidos como fulguritas, es decir, las rocas creadas por los rayos cuando caen, contienen el mineral schreibersita, un fosfuro de hierro y níquel. Los científicos creen que este mineral fosforado desempeñó un papel importante durante la aparición de la vida.

Pero tanto los meteoritos como los rayos no se limitan a caer solo en la Tierra, sino que también lo hacen en otros planetas, por lo que es muy probable que la schreibersita también exista allí, y justo esto abona la teoría de que pudiera existir vida extraterrestre.

No cualquier tipo de fósforo

Pero, ¿por qué necesitamos esas fuentes extraterrestres cuando el fósforo está ampliamente distribuido en la corteza de nuestro propio planeta? El fósforo se encuentra principalmente en minerales comunes como la apatita. El problema es que los organismos vivos no pueden extraer el fósforo cuando está encerrado en una roca insoluble. La vida necesita el fósforo en su estado reducido y reactivo. Menos mal que existe la schreibersita, que contiene fósforo en forma del átomo soluble P3-. Cuando entra en contacto con el agua, se inicia una serie de reacciones en las que el fósforo queda disponible y puede ser absorbido e intercambiado por las moléculas prebióticas, las biomoléculas y los organismos.

¿Qué entendemos por fósforo reducido?

La reducción y la oxidación son reacciones químicas entre átomos o moléculas que siempre ocurren juntas. Se la llama "redox" (red-, de reducción y -ox, de oxidación) y en ella se produce un intercambio de electrones que da lugar a productos finales más estables. El donante de electrones se deshace de un electrón, que es aceptado por un aceptor de electrones. El ejemplo más conocido es la oxidación del hierro en presencia de oxígeno. El hierro cede un electrón al oxígeno. En esta reacción, el hierro se oxida y el oxígeno se reduce. El producto final es la hematita, más conocida como óxido, que es más estable que el hierro metálico.

Demasiado destructivos

En tiempos lejanos, la Tierra fue azotada continuamente por los impactos de meteoritos, sobre todo después de la formación de la Luna, hace aproximadamente 4.500 millones de años, como se puede leer en nuestro artículo sobre el origen de la Luna.

Cuando las cosas se calmaron, al menos 400 millones de años después, en algún rinconcito del planeta, surgió la vida. Prosperó en un delicado equilibrio químico en lagos volcánicos, manantiales, pozas de marea y en el mar, los lugares por excelencia para la aparición concentrada de moléculas prebióticas (exactamente dónde y cómo, es tema de otra discusión). Al principio se pensaba que los meteoritos salpicaban incesantemente nuestro planeta con schreibersita. Pero ahora los científicos dudan seriamente de la abundancia de fósforo aportado por los meteoritos. En primer lugar, los impactos podrían ser tan destructivos que la vida podría morir, localmente. En segundo lugar, en las grandes nubes de polvo y ceniza que se levantaron durante los impactos, gran parte del fósforo se convirtió en formas inutilizables. En cualquier caso, los cálculos muestran que, hace 3.500 millones de años, cuando la vida estaba todavía en sus primeras etapas, las lluvias de meteoritos empezaron a ser cada vez más escasas y el fósforo reducido era traído por los rayos más que desde el espacio.

A la velocidad del rayo

Los modelos demuestran que los rayos caen miles de veces al día, de forma continua, desde hace miles de millones de años. Cuando un rayo cae en el suelo, la roca se funde a... la velocidad del rayo, y luego se solidifica rápidamente de nuevo, creando rocas fulguritas. Puedes encontrarlas en tu jardín, por así decirlo. Que no quepa la menor duda que durante la formación de una fulgurita se producen muchas reacciones químicas. El fósforo, presente de forma natural en el subsuelo, se reduce químicamente por el impacto del rayo. Cuando el tubo del rayo se desgasta (como hacen todas las rocas en contacto con la atmósfera, agua, y vida), el fósforo se libera y es recogido por la vida. Si bien es cierto que hubo suficientes rayos, también es necesario que se den otras condiciones para obtener formas de fósforo reducido; como el tipo de suelo y atmósfera adecuados, y masas de tierra que emergieran por encima del mar. ¿Estaban presentes estas condiciones en la Tierra hace 4 mil millones de años?

Los ingredientes necesarios

Para averiguarlo, geólogos de las universidades de Leeds y Yale realizaron un análisis químico de un tubo de rayos de Illinois. Descubrieron que la schreibersita se forma más fácilmente en presencia de hierro y carbono, especialmente grafito, que se encuentra en los suelos arcillosos erosionados.

Las investigaciones sobre el aspecto de la Tierra en la época en que surgió la vida (entre 4.100 y 3.500 millones de años atrás), demuestran que sí, sobre el océano global, había masas de tierra emergentes. La tierra estaba salpicada de volcanes, que producían lava basáltica, rica en minerales. El basalto se erosionó bajo la atmósfera reactiva, produciendo minerales de arcilla. La propia atmósfera era rica en dióxido de carbono, que no sólo promovía la formación de rayos, sino que también provocaba reacciones del carbono con la roca madre para formar grafito y muchos otros compuestos.

Por tanto, todos los ingredientes necesarios estaban presentes desde el principio para que el fósforo estuviera disponible para las moléculas prebióticas a través de los rayos. Esto hace que sea más probable que los rayos desempeñaran un papel importante en la formación de los tipos de fósforo adecuados en el momento en que se originó la vida. Y aunque ciertamente no debemos descartar el papel de los meteoritos, a lo mejor no eran tan imprescindibles como pensábamos. La vida puede que surgiera sin toda esa violencia y, quién sabe, incluso en otros planetas.

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Artículo relacionado: El origen de la Luna: un cuento de dos planetas.

Source: https://www.nature.com/articles/s41467-021-21849-2

Artículo escrito por Kathelijne Bonne, geóloga y científica del suelo.

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