Viernes, 7 agosto 2015

Bioquímica

Fuente natural de electricidad submarina que debió ser vital para el surgimiento de vida en la Tierra

Una de las necesidades esenciales de la vida en nuestro planeta es la electricidad. Eso no quiere decir que la vida precise de un enchufe y una toma de corriente, sino que toda ella, desde arbustos a hormigas, pasando por los humanos, aprovecha la energía a través de la transferencia de electrones (la base de la electricidad). Algunos expertos piensan que los primerísimos organismos parecidos a las células en la Tierra canalizaban electricidad desde el fondo marino utilizando estructuras burbujeantes con forma de chimenea, también conocidas como jardines químicos.

En un nuevo estudio, unos investigadores han cultivado sus propias chimeneas diminutas en un laboratorio, logrando usarlas para energizar una lámpara hasta encenderla. Este resultado demuestra que las estructuras submarinas podrían efectivamente haber proporcionado un impulso eléctrico vital a las formas de vida más antiguas de la Tierra.

Estas chimeneas pueden actuar como cables eléctricos sobre el fondo marino, tal como ha comprobado el equipo de Laurie Barge y Michael Russell, del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en Pasadena, California, Estados Unidos. Esta propiedad de tales chimeneas pudo resultar decisiva para las formas de vida primigenias en el planeta.

Los hallazgos están ayudando a los investigadores a reconstruir la historia de la vida en la Tierra, empezando con el primer y enigmático capítulo de sus orígenes. Cómo la vida arraigó en nuestro planeta recién nacido es un tema plagado de preguntas de química sin resolver. Una teoría destacada para los orígenes de la vida se basa en la idea de que esta brotó en el medio subacuático con la ayuda de chimeneas cálidas y alcalinas en fumarolas hidrotermales del fondo marino.

La foto muestra un “jardín químico” creado en el laboratorio. Los jardines químicos son un apodo para estructuras parecidas a chimeneas que se forman en las fumarolas hidrotermales del fondo marino. Algunos investigadores piensan que la vida pudo originarse en estructuras como estas, varios miles de millones de años atrás. (Foto: NASA/JPL-Caltech)

Las chimeneas se forman de manera natural en el fondo marino, en las fumarolas hidrotermales. Su tamaño varía de centímetros a decenas de metros, y están hechas de tipos diferentes de minerales con, habitualmente, una estructura porosa. En la Tierra temprana, estas chimeneas podrían haber establecido gradientes eléctricos y de protones a través de las membranas minerales que separan sus compartimientos. Tales gradientes representan una analogía significativa de procesos esenciales para la vida, al brindar energía y compuestos orgánicos.

Russell propuso por vez primera la hipótesis de las fumarolas alcalinas en 1989, e incluso predijo la existencia de chimeneas de fumarolas alcalinas más de una década antes de que fueran descubiertas en el océano Atlántico, en un punto del fondo conocido con el sugerente apodo de “La Ciudad Perdida”.

Con anterioridad, otros investigadores detectaron electricidad en chimeneas de fumarolas negras situadas en la Fosa de Okinawa, frente al litoral de Japón. Las fumarolas negras son ácidas, justo lo contrario que las fumarolas alcalinas, y además más calientes y más hostiles para la vida que las alcalinas.

El nuevo estudio demuestra que las chimeneas de laboratorio similares a las presentes en fumarolas alcalinas en la Tierra temprana tenían suficiente electricidad para energizar procesos relevantes, y para encender hoy en día una lámpara LED (diodo emisor de luz). Los investigadores conectaron cuatro de los jardines químicos, sumergidos en fluidos que contienen hierro, para encender la lámpara. El proceso supuso meses de paciente trabajo de laboratorio, pero finalmente llegó el día en que la lámpara se encendió.