{"id":261373,"date":"2018-08-21T17:14:25","date_gmt":"2018-08-21T20:14:25","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=261373"},"modified":"2018-09-17T17:33:31","modified_gmt":"2018-09-17T20:33:31","slug":"refugios-apacibles-en-un-mundo-de-volcanes","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/refugios-apacibles-en-un-mundo-de-volcanes\/","title":{"rendered":"Refugios apacibles en un mundo de volcanes"},"content":{"rendered":"

Diversas representaciones art\u00edsticas muestran a la Tierra repleta de volcanes bajo un verdadero bombardeo de meteoros durante el H\u00e1dico, el per\u00edodo geol\u00f3gico que se extendi\u00f3 entre los 4.600 y los 4.000 millones de a\u00f1os atr\u00e1s. \u00c9se ser\u00eda el escenario del surgimiento de la vida, a\u00fan en formas sencillas. La idea corriente es que oc\u00e9anos de magma o fuentes hidrotermales, grietas en la corteza terrestre que estornudan agua hirviente en el fondo de los mares o sobre la superficie del planeta, podr\u00edan ser ambientes propicios para impulsar reacciones qu\u00edmicas para nada triviales y capaces de formar mol\u00e9culas complejas autorreplicantes: la base de la vida. Pero no existe un consenso al respecto, en parte porque restan pocos indicios que permitan reconstruir, tanto desde el punto de vista geol\u00f3gico como desde el biol\u00f3gico, ese per\u00edodo de la historia del planeta. En general se buscan indicios sobre el H\u00e1dico en las rocas, pero el ingeniero ge\u00f3logo Carlos Roberto de Souza Filho y su equipo del Instituto de Geociencias de la Universidad de Campinas (IGe-Unicamp) resolvieron qu\u00e9 pueden decir bacterias y otros seres unicelulares actuales acerca de ese per\u00edodo, y arribaron a una conclusi\u00f3n distinta. \u201cEl surgimiento de la vida tambi\u00e9n en tierras emergidas es una fuerte posibilidad\u201d, sostiene De Souza Filho con base en resultados publicados en junio en la revista Scientific Reports<\/em>.<\/p>\n

Este trabajo es producto de un encuentro entre la geoqu\u00edmica y la biolog\u00eda. Durante una pasant\u00eda posdoctoral en el laboratorio de De Souza Filho, el geoqu\u00edmico Alexey Novoselov realiz\u00f3 simulaciones num\u00e9ricas vali\u00e9ndose de informaci\u00f3n referente a algunas caracter\u00edsticas qu\u00edmicas de las bacterias y las arqueas actuales. Formadas por una sola c\u00e9lula, las bacterias y las arqueas existentes en la actualidad descienden de un ancestro com\u00fan \u2013posiblemente el \u00faltimo antepasado com\u00fan universal o Luca, por sus siglas en ingl\u00e9s\u2013 que habr\u00eda existido hace alrededor de 4.000 millones de a\u00f1os, poco despu\u00e9s del surgimiento de la vida en la Tierra. Aun habiendo divergido hace tanto tiempo, esos dos grupos de seres vivos preservan concentraciones muy similares de ciertos componentes qu\u00edmicos inorg\u00e1nicos, tales como el \u00f3xido de silicio (SiO2<\/sub>) y el hidr\u00f3xido de titanio (Ti(OH)4<\/sub>), y los iones de calcio (Ca2+<\/sup>), de magnesio (Mg2+<\/sup>) y de sulfato (SO4<\/sub>2-<\/sup>), entre otros. Una corriente restringida de cient\u00edficos empez\u00f3 a sugerir durante los \u00faltimos a\u00f1os que esa similitud constituir\u00eda un indicador de la composici\u00f3n qu\u00edmica del antepasado com\u00fan, que a su vez ser\u00eda un reflejo de las condiciones qu\u00edmicas del ambiente en que existi\u00f3.<\/p>\n

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Lo poco que se conoce del H\u00e1dico proviene del an\u00e1lisis qu\u00edmico de peque\u00f1os cristales de circ\u00f3n hallados en Jack Hills, en Australia, que se formaron hace alrededor de 4.400 millones de a\u00f1os. Han sido minuciosamente estudiados e indican que hab\u00eda oxidaci\u00f3n en el manto terrestre sugiriendo la existencia de agua l\u00edquida en aquella \u00e9poca. En colaboraci\u00f3n con cient\u00edficos de Chile, Argentina, Estados Unidos y Alemania, Novoselov, De Souza Filho y otros colaboradores de la Unicamp intentaron obtener informaci\u00f3n adicional sobre esa Tierra primitiva mediante el examen de la composici\u00f3n qu\u00edmica compartida por bacterias y arqueas. Estas \u00faltimas son seres unicelulares a los cuales se los clasific\u00f3 alguna vez en el mismo grupo que comprende a las bacterias; pero a finales de la d\u00e9cada de 1970 pasaron a integrar un grupo aparte. \u201cProcuramos detectar las caracter\u00edsticas minerales del ambiente en el H\u00e1dico que se preservaron en el metabolismo de las bacterias y las arqueas, los organismos m\u00e1s primitivos que existen actualmente\u201d, explica el profesor de la Unicamp.<\/p>\n

Las seleccionadas fueron cinco especies de bacterias (Acetobacter aceti<\/em>, Alicycloba-cillus acidoterrestris<\/em>, Escherichia coli<\/em>, Nesterenkonia lacusekhoensis <\/em>y Vibrio cholerae<\/em>) y dos de arqueas que viven en ambientes hipersalinos (Haloferax volcanii<\/em> y Natrialba magadii<\/em>). Los cient\u00edficos optaron por trabajar con bacterias y arqueas porque no existen representantes vivos de seres del H\u00e1dico y los f\u00f3siles m\u00e1s antiguos preservados corresponden a algas de un per\u00edodo m\u00e1s reciente, el Arcaico, que se extendi\u00f3 entre los 4.000 y los 2.500 millones de a\u00f1os atr\u00e1s.<\/p>\n

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Eric Erbe y Christopher Pooley\/ USDA, ARS, EMU <\/span><\/a> Colonia de Escherichia coli<\/em>, bacterias que pueden haber compartido un antepasado com\u00fan con las arqueasEric Erbe y Christopher Pooley\/ USDA, ARS, EMU <\/span><\/p><\/div>\n

Mediante an\u00e1lisis geoqu\u00edmicos de alta precisi\u00f3n realizados con un espectr\u00f3metro de masas, los cient\u00edficos cuantificaron los elementos qu\u00edmicos inorg\u00e1nicos que comparten esas especies de bacterias y arqueas. El grupo tambi\u00e9n cultiv\u00f3 los microorganismos en medios de cultivo con composiciones distintas, lo cual permiti\u00f3 medir qu\u00e9 cantidad de los elementos qu\u00edmicos del ambiente absorben y cu\u00e1nto de ello pasa de una generaci\u00f3n a otra. Seg\u00fan los investigadores, esta informaci\u00f3n permitir\u00eda inferir las condiciones en que se form\u00f3 el presunto ancestro com\u00fan de todos los organismos, tal como hab\u00eda sido postulado algunos a\u00f1os atr\u00e1s por el bi\u00f3logo Jack Trevors, profesor em\u00e9rito de la Universidad de Guelph, en Canad\u00e1.<\/p>\n

Los resultados obtenidos por el equipo de De Souza Filho indican que el metabolismo de las bacterias y de las arqueas efectivamente conserva una firma qu\u00edmica del ambiente en que se desarrollaron. Como esos seres vivos comparten v\u00edas metab\u00f3licas que probablemente surgieron hace miles de millones de a\u00f1os y utilizan los mismos componentes inorg\u00e1nicos, al observar dichos componentes los investigadores estar\u00edan visualizando el pasado remoto del planeta. \u201cEs posible que hayamos obtenido los indicios m\u00e1s antiguos de la existencia de una conexi\u00f3n entre los seres vivos y el mundo mineral\u201d, comenta Novoselov, actualmente investigador en el Instituto de Geolog\u00eda Econ\u00f3mica y Aplicada de Chile.<\/p>\n

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Jerry Eichler\/ Ben-Gurion University<\/span><\/a> Ejemplares de arquea de la especie Haloferax volcanii<\/em> hallados en ambientes hipersalinosJerry Eichler\/ Ben-Gurion University<\/span><\/p><\/div>\n

\u201c\u00bfEl antepasado se form\u00f3 en presencia de rocas bas\u00e1lticas, de rocas komat\u00edticas o de alg\u00fan otro tipo de lava volc\u00e1nica?\u201d, se pregunta De Souza Filho, ejemplificando los cuestionamientos que le hicieron. Si las bacterias y las arqueas adquirieron determinados elementos, significa que los minerales que los contienen deber\u00edan estar presentes en el ambiente original. Los resultados corroboran lo que estaba previsto en los modelos basados en los cristales de circ\u00f3n y sugieren que las formas iniciales de vida surgieron en un clima moderado, con estaciones secas y h\u00famedas, en una atm\u00f3sfera menos rica en anh\u00eddrido carb\u00f3nico (CO2<\/sub>) que la actual. El escenario de ello habr\u00eda sido un ambiente de tierra firme: cavidades en rocas (probablemente basaltos) en las cuales los microorganismos pudieron resguardarse.<\/p>\n

Este resultado favorece la hip\u00f3tesis de que la vida podr\u00eda haber surgido en rocas expuestas a la acci\u00f3n de la lluvia y el viento: en un peque\u00f1o lago caliente, tal como lo propusiera el naturalista ingl\u00e9s Charles Darwin en el siglo XIX, o en fuentes hidrotermales en tierra firme, de acuerdo con una hip\u00f3tesis m\u00e1s reciente que cuenta con el apoyo de algunos investigadores. En todos esos casos, las mol\u00e9culas caracter\u00edsticas de los seres vivos \u2013prote\u00ednas, l\u00edpidos y ADN, por ejemplo\u2013 requieren de la alternancia entre la humedad y la aridez para formarse, lo que solamente podr\u00eda ocurrir en tierra emergida, no en el mar. Otros grupos disienten y postulan que la vida se habr\u00eda originado en el oc\u00e9ano primitivo o, tal como ha empezado a plante\u00e1rselo en las \u00faltimas d\u00e9cadas, en zonas a\u00fan m\u00e1s inh\u00f3spitas como las fuentes hidrotermales de regiones profundas del oc\u00e9ano.<\/p>\n

De Souza Filho reconoce que el escenario imaginado a partir de esos resultados es hipot\u00e9tico y no excluye que formas primordiales de vida tambi\u00e9n hayan surgido a altas temperaturas. \u201cLos extrem\u00f3filos, seres que viven en condiciones sumamente adversas, aportan una lecci\u00f3n interesante de la cual afloran varias ideas, como la que indica que los sitios ultrac\u00e1lidos o ultrasalinos est\u00e1n llenos de vida y constituyen un gran nicho de exploraci\u00f3n cient\u00edfica\u201d, comenta. Y tambi\u00e9n ve algunas posibles consecuencias extraplanetarias de sus conclusiones. \u201cEl ambiente de Marte fue parecido al de la Tierra m\u00e1s antigua\u201d, comenta. \u201cUna mejor comprensi\u00f3n acerca de c\u00f3mo surgi\u00f3 y c\u00f3mo evolucion\u00f3 la vida en la Tierra pone en perspectiva la posibilidad de que haya vida en condiciones exteriores a nuestro planeta y, por analog\u00eda, seleccionar planetas y regiones m\u00e1s favorables para encontrarla\u201d, afirma.<\/p>\n

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Un oc\u00e9ano de laboratorio<\/strong>
\nEsta reflexi\u00f3n puede ser relevante tanto por la posibilidad de que haya vida extraterrestre como por la noci\u00f3n que indica que la misma podr\u00eda haber llegado a la Tierra proveniente de otros puntos del Universo, una hip\u00f3tesis conocida como panspermia (lea en <\/em>Pesquisa FAPESP, edici\u00f3n n\u00ba 193<\/em><\/a>). \u201cPor lo pronto resulta imposible decir si la vida surgi\u00f3 en nuestro planeta o en otro lugar\u201d, dice el qu\u00edmico Dimas Zaia, docente de la Universidad Estadual de Londrina (UEL). Bas\u00e1ndose en el supuesto de que habr\u00eda surgido ac\u00e1, el investigador procura recrear en su laboratorio las condiciones para que la vida surja. Esto no necesariamente significa reproducir el pasado. \u201cNunca sabremos exactamente c\u00f3mo surgi\u00f3 la vida, pues no contamos con informaci\u00f3n precisa sobre la Tierra de aquel per\u00edodo\u201d, afirma. \u201cPero podemos demostrar que existe la posibilidad de sintetizar vida partiendo de la materia inanimada\u201d.<\/p>\n

Para ello, Zaia desarroll\u00f3 un agua de mar a la que denomina agua 4.000, debido a que incluye compuestos e iones que, se presume, eran abundantes en aquel momento, tales como los iones de sulfato, de magnesio y de calcio. \u201cTodo lo que he hecho en los \u00faltimos tres a\u00f1os tiene que ver con esa agua\u201d. Los experimentos implican disolver sustancias en dicha agua en diferentes condiciones y observar qu\u00e9 sucede desde el punto de vista qu\u00edmico.<\/p>\n

Recientemente, su grupo demostr\u00f3 que el agua marina actual provoca el colapso de cavidades nanom\u00e9tricas existentes en las part\u00edculas de arcilla, lo cual disminuye las posibilidades de que se produzcan reacciones qu\u00edmicas entre mol\u00e9culas adheridas a ellas. En tanto, el agua 4.000 no degrada al mineral, una observaci\u00f3n que corrobora la hip\u00f3tesis de que la misma ser\u00eda propicia para el origen de la vida. \u201cLas mol\u00e9culas org\u00e1nicas se encuentran muy diluidas en el mar, por eso deben concentrarse en part\u00edculas para que puedan encontrarse y formar pol\u00edmeros\u201d, explica. En el agua 4.000, varios otros minerales adem\u00e1s de la arcilla se mantienen estables tanto a temperatura ambiente como a 80 grados Celsius, y albergan iones de magnesio y potasio en su superficie, las condiciones propicias para la formaci\u00f3n de pol\u00edmeros, seg\u00fan se consigna en un art\u00edculo publicado online<\/em> a finales de 2016 en la revista Origins of Life and Evolution of the Biosphere<\/em>. Los fragmentos de minerales funcionan como catalizadores que tambi\u00e9n protegen a las mol\u00e9culas contra la radiaci\u00f3n ultravioleta (no exist\u00eda la capa de ozono durante la etapa inicial del planeta) y la degradaci\u00f3n por hidr\u00f3lisis.<\/p>\n

Juntos, los experimentos con bacterias y con reacciones qu\u00edmicas en el agua pueden ayudar a reconstruir ambientes del pasado remoto y sugerir de qu\u00e9 manera estos podr\u00edan haber derivado en la formaci\u00f3n de la vida.<\/p>\n

Proyecto<\/strong>
\nQuantifying the constraints on the environment of early Earth: the cradle for emerging life on a young planet (n\u00ba 11\/12682-3<\/a>); Modalidad<\/strong> Beca posdoctoral; Investigador responsable<\/strong> Carlos Roberto de Souza Filho (Unicamp); Becario <\/strong>Alexey Novoselov; Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 249.462,97<\/p>\n

Art\u00edculos cient\u00edficos<\/strong>
\nNOVOSELOV, A. A. et al.<\/em> Geochemical constraints on the Hadean environment from mineral fingerprints of prokaryotes<\/a>. Scientific Reports<\/strong>. v. 7, 4008. 21 jun. 2017.
\nCARNEIRO, C. E. A. et al.<\/em> Interaction at ambient temperature and 80 \u00b0C, between minerals and artificial seawaters resembling the present ocean composition and that of 4.0 billion years ago<\/a>. Origins of Life and Evolution of the Biosphere<\/strong>. Online<\/em>. 14 oct. 2016.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Experimentos con bacterias sugieren que la vida puede haber surgido en tierra firme","protected":false},"author":3,"featured_media":261377,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[309,328],"coauthors":[1601],"class_list":["post-261373","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-ciencia-es","tag-geologia-es","tag-quimica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/261373","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=261373"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/261373\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/261377"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=261373"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=261373"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=261373"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=261373"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}