Oamenii de știință au recreat reacțiile chimice antice care ar fi putut declanșa viața

Viața pe Pământ probabil a început în „grădini chimice” subacvatice calde, bogate în hidrogen și fier. Cercetători din Germania au reprodus acum acest mediu într-un flacon și au descoperit că formele arhaice de viață care trăiesc în prezent în adâncurile oceanului pot prospera în aceste condiții primordiale.

Este greu de imaginat cum a început viața pe planeta noastră. În ecosistemele de azi, viața este atât de interdependentă încât foarte puține creaturi trăiesc direct din materiile brute ale Pământului.

• Telescopul Webb a descoperit o galaxie spirală masivă de la începuturile Universului
• O întâlnire străveche a Soarelui cu alte două stele a schimbat pentru totdeauna Sistemul Solar

Însă primele organisme, pe o planetă lipsită de viață, au fost nevoite să se descurce doar cu ceea ce oferea mediul mineral. Exista foarte puțin oxigen sau chiar deloc, iar fotosinteza nu apăruse încă. Unele organisme marine din adâncuri trăiesc încă în acest mod, supraviețuind în apropierea izvoarelor hidrotermale, acolo unde razele soarelui nu pătrund.

Acești microbi din adâncuri împrumută electroni de la hidrogenul care iese din miezul Pământului și urmează o rețetă mai veche chiar decât genele pe care le folosesc, numită calea acetil CoA. Este singura metodă de fixare a carbonului – procesul de transformare a carbonului anorganic în compuși organici – care poate fi recreată fără enzime.

Dar atunci când această rețetă a fost „scrisă” pentru prima dată, în zorii Pământului, apele oceanului conțineau mult mai mult fier dizolvat decât în prezent. O echipă condusă de geochimista Vanessa Helmbrecht, de la Universitatea Ludwig Maximilian din München, a dorit să testeze cât de mult ar fi contat acest fier dizolvat, simulând aceste condiții oceanice străvechi în laborator.

Cum a început viața pe planeta noastră?

„Depozitele hidrotermale bogate în sulfură de fier din perioada Arhaică timpurie (acum 4 – 3,6 miliarde de ani) prezintă caracteristici fosilizate interpretate ca unele dintre cele mai vechi semne ale vieții de pe Pământ”, scrie echipa în articolul care descrie experimentul. „Totuși, legăturile dintre producția abiotică de H₂ în grădinile chimice cu sulfură de fier – simulând sisteme hidrotermale primordiale – și viața timpurie sunt rare.”

Izvoarele hidrotermale de mare adâncime, cum este acesta de pe Dorsala Oceanică Centrală, la peste 3.000 de metri adâncime, adăpostesc ecosisteme care trăiesc în condiții foarte similare cu cele de pe Pământ de acum miliarde de ani.

Ca subiect de test, cercetătorii au ales o arhee unicelulară din specia Methanocaldococcus jannaschii. Aceasta a fost colectată prima dată de la un izvor hidrotermal de pe coasta de vest a Mexicului și, folosind calea acetil CoA, se bazează pe dioxid de carbon și hidrogen ca principale surse de energie, scrie ScienceAlert.

„H₂ abiotic ar fi fost un donator de electroni important, iar CO₂ un acceptor-cheie pentru primele celule,” explică echipa. „Organismele anaerobe care utilizează calea acetil CoA dependentă de H₂ pentru fixarea CO₂ sunt reprezentanți moderni care păstrează urme ale primelor metabolismuri.”

„Grădini chimice” care au alimentat primele microorganisme ale Pământului

Experimentele au plasat M. jannaschii într-o versiune miniaturală a unui izvor hidrotermal din adâncuri. Prin injectarea unui fluid sulfidic într-o apă fără oxigen dizolvat, s-a format un precipitat negru care a crescut într-o structură în 5–10 minute.

La temperaturi ridicate, fierul și sulful din acest microcosmos au format mineralele de sulfură de fier. Deși mediul era destul de diferit față de cel în care trăiește în mod normal, M. jannaschii a prosperat în acest ambient ciudat.

„La început, ne așteptam la o creștere foarte redusă, deoarece nu am adăugat nutrienți suplimentari, vitamine sau metale în urme,” spune Helmbrecht. „Însă arheele nu doar că au exprimat în exces unele gene ale metabolismului acetil CoA, dar au și crescut.”

Celulele M. jannaschii tindeau să se grupeze chiar lângă particulele de mackinawit – o scenă foarte asemănătoare cu unele dintre cele mai vechi urme fosile ale vieții. Oamenii de știință cred că aceste „grădini chimice” au alimentat primele microorganisme ale Pământului.

Aceasta este o dovadă că rețeta pentru metabolismul acetil CoA a apărut în medii extreme, sărace în energie, acolo unde viața pe Pământ ar fi putut aprinde primele scântei.

Cercetarea a fost publicată în Nature Ecology & Evolution.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Impactul unui meteorit, vechi de un miliard de ani, schimbă ce știam despre viața terestră

Ar putea exista viață biologică pe unul dintre sateliții naturali ai lui Saturn?

Cum ne-ar putea ajuta un super-Pământ să găsim viață în Univers?

O formă de viață necunoscută a creat structuri în deșertul Namib cu peste un milion de ani în urmă