Smaller 3.46 Billion Year Old Jasper Beds From An Outcrop Near Marble Bar Pilbara Region. Steve Sheppard.jpg

Encerrados dentro de algunas de las rocas más antiguas de la Tierra se encuentran nanocristales que hasta ahora se habían pasado por alto y que cuentan una historia sobre cómo pudo haber surgido la vida.

Los científicos de la Tierra de la Universidad de Australia Occidental y la Universidad de Cambridge dicen que sus hallazgos podrían explicar por qué el fósforo se convirtió en un componente importante de la vida y cómo las moléculas se unieron por primera vez para formar ARN primitivo en los respiraderos hidrotermales del fondo marino.

Examinaron rocas de 3.500 millones de años de la región de Pilbara en Australia Occidental bajo un microscopio electrónico de transmisión y encontraron minerales inesperados.

La Pilbara es renombrado por su preservación prístina de la corteza terrestre durante el era arcaica cuando la vida apenas comenzaba. Las rocas de esta zona son una cápsula del tiempo que contiene información sobre la química prebiótica.

La región de North Pilbara alrededor de Marble Bar. (Steve Sheppard)

Desde lejos, un ojo entrenado podría identificar tLa roca roja rayada de Pilbara como una mezcla de cuarzo muy fino (que contiene silicio y oxígeno) y hematites (hecho de hierro y oxígeno), una combinación conocida como jaspilita.

Una inspección más cercana revela algo sorprendente; Nanocristales ocultos con propiedades interesantes. Dispersas por los lechos de jaspe hay finas partículas de verdealitaun mineral que contiene hierro, silicio y oxígeno, que habría sido expulsado de un respiradero hidrotermal cercano y precipitado en el fondo marino hace miles de millones de años.

«Encontramos escondidas entre los óxidos de hierro más visibles (que dan a la roca su color rojo brillante) arcillas de hierro mucho más abundantes», dijo el geólogo de la Universidad de Australia Occidental Birger Rasmussen. Alerta científica.

«Es sorprendente que puedas ver nanopartículas en rocas tan antiguas, y parte de la razón es que están selladas en estos materiales químicamente relativamente inertes».

El color rojo del jaspe de 3.490 millones de años se debe a pequeñas partículas de hematita (mineral de óxido de hierro). Las partículas de greenalita y apatita de menos de una milésima de milímetro de longitud están ocultas entre las partículas de hematita, más obvias. (Birger Rasmussen)

A nanoescala, la estructura de la greenalita es inusual. Los bordes de las partículas están corrugados debido a una desalineación en su estructura cristalina entre las partículas ricas en hierro. capas octaédricas y capas tetraédricas ricas en sílice.

«Produce una serie de surcos paralelos en los bordes que tienen el tamaño perfecto para cosas como el ARN y el ADN», dice Rasmussen, explicando que esto convierte a las nanopartículas de arcilla en la herramienta catalítica perfecta para alinear los componentes de estas biomoléculas para que puedan encajar fácilmente. .

Hace miles de millones de años, los respiraderos hidrotermales podrían haber producido billones de partículas microscópicas de arcilla con ranuras que actuaban como líneas de montaje, concentrando ARN o preARN.

Los surcos de una partícula de greenalita dentro de una roca de 3.500 millones de años. (Janet Muhling)

Considerados durante mucho tiempo como un lugar probable para que surja la vida, los respiraderos hidrotermales proporcionan el lugar perfecto para que ocurra este proceso. Constantemente agitan agua de mar a través de cámaras de magma y arrojan columnas de humo calientes llenas de nutrientes al océano.

«Es un gran lugar para que ocurran reacciones químicas… porque son áreas de gradientes extremos», dice Rasmussen.

Las rocas de Pilbara, de 3.500 millones de años de antigüedad, también contenían nanopartículas de fluorapatita (un mineral compuesto de oxígeno, calcio, flúor y fósforo).

La roca de jaspilita de Australia Occidental, de 3.500 millones de años de antigüedad, contenía cuarzo, hematita y greenalita. (Rasmussen et al./Avances científicos)

Los científicos se han quedado perplejos sobre por qué el fósforo se encuentra en tantas estructuras biológicas (incluido el ADN, las membranas y los lípidos) a pesar de las concentraciones tan bajas del elemento en el océano.

Pero la presencia del mineral fluorapatita, que contiene fósforo, en rocas de mil millones de años de antigüedad proporciona una posible explicación: los respiraderos hidrotermales podrían haber sido una de las primeras fuentes de fósforo accesible.

El modelo de los investigadores sugiere que la concentración de fósforo en las aguas profundas del mar hace 3.500 millones de años era probablemente entre 10 y 100 veces mayor que la actual.

«¿Por qué la vida seleccionó fósforo para tantos procesos bioquímicos esenciales, incluida la fabricación de material genético, cuando hoy en día es tan escaso en el océano? La respuesta puede ser que el fósforo era mucho más abundante durante el origen y la evolución temprana de la vida». dice Rasmussen.

Este artículo fue publicado en Avances científicos.