Rayos, la chispa que pudo prender la vida en la Tierra

Los rayos, y no los meteoritos como postulan hipótesis alternativas, podrían haber suministrado la fuente de fósforo biodisponible para sustentar el inicio de la vida en la Tierra primitiva.

Representación artística de la Tierra durante el eón arcaico

Representación artística de la Tierra durante el eón arcaico

Los relámpagos generados por tormentas y columnas volcánicas con frecuencia golpean las rocas volcánicas. Los rayos crean fulguritas que contienen fósforo en una forma que puede disolverse en agua y concentrarse en aguas como estanques volcánicos. Aquí, el fósforo puede formar biomoléculas que ayudan a conducir al surgimiento de la vida.

Foto: Lucy Entwisle

Resulta paradójico que uno de los mayores enigmas para los seres humanos se encuentre en una de las cualidades constitutivas de nuestra propia condición: somos seres vivos. La vida, por más completas definiciones queramos dar de ella, tiene algo que se nos escapa a encerrar en una definición redonda. Un ejemplo lo encontramos en el debate presente desde hace décadas sobre si podemos o no considerar a los virus seres vivos. Otra cuestión que da fe de lo despistados que andamos respecto a algunas de las características que rodean a la vida en nuestro planeta podemos hallarla en la disputa sobre que surgió primero, el ARN o el ADN. También en la de si es la vida una condición intrínseca de nuestro planeta, o por el contrario vino a parar a nuestro mundo a lomos de una roca espacial.

Fuera como fuese, lo que parece estar más claro es que el inicio de la vida en la Tierra dependió de un cóctel preciso de ingredientes como fueron el carbono, el hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno y el fósforo. Aunque en ausencia de cualquiera de ellos la vida en la Tierra nunca se habría desarrollado tal y como la conocemos (hace unos días os contábamos esta breve historia sobre el oxígeno de nuestra atmósfera) en este artículo le prestaremos especial atención al último de ellos, el fósforo, el cual toma además una especial relevancia por formar parte tanto de las moléculas que contienen la información genética, los citados ARN Y ADN, los lípidos que componen la membrana de las células, o del ATP, la moneda energética los seres vivos.

En la Tierra primitiva la mayor parte del fósforo biodisponible o reactivo, se encontraba formando parte de minerales insolubles, y por tanto no era biodisponible.

En este punto es importante aclarar que tan fundamental como el elemento es la forma química en la que este se encuentra en la naturaleza, por lo que adquiere especial importancia el concepto de biodisponibilidad, entendida en este caso como la presencia de la forma química de un elemento susceptible de formar parte de la materia viva. Así, hoy sabemos que en la Tierra primitiva la mayor parte del fósforo biodisponible o reactivo, se encontraba formando parte de minerales insolubles, y por tanto no era biodisponible.

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Sin embargo podemos encontrar una excepción a esta escasa biodisponibilidad del fósforo en un mineral llamado schreibersita, que conocido por ser altamente reactivo tendría la cualidad de producir el fósforo susceptible y necesario para formar moléculas orgánicas. Hasta el momento los científicos habían pensado que la fuente predominante de schreibersita en las primera etapas de nuestro planeta fueron los meteoritos, y es por ello que varias de las teorías para la aparición de la vida están ligadas al impacto de rocas extraterrestres.

Sin embargo ahora un equipo de investigadores liderado por Benjamin Hess del departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias de la Universidad de Yale, acaba de proponer un posible origen alternativo de la schreibersita de la la Tierra primitiva y el fósforo que contiene: los rayos. Los resultados de su investigación se publican esta semana en la revista Nature bajo el título Lightning strikes as a major facilitator of prebiotic phosphorus reduction on early Earth.

Fulguritas

Fulguritas

Colección de piezas de fulgurita del departamento de geología del Wheaton College de Illinois, en Estados Unidos, excavadas y analizadas en este estudio. Se aprecia en el centro el tronco principal con una de sus ramas más grandes. Las demás piezas que lo rodean son ramas que originalmente estaban unidas a la base del tronco. Las piezas recogidas pesan un total aproximado de 25 kg.

Foto: Benjamin Hess

En su investigación, a partir de un conjunto de técnicas de espectroscopía, los autores hallaron schreibersita como parte de los minerales vidriosos formados por los rayos al impactar en ciertos suelos ricos en arcilla. Posteriormente, al estimar la cantidad de schreibersita que se podría haber producido en cada una de las descargas eléctricas en un área adecuada para la formación del mineral en la Tierra primitiva, calculan que los rayos podrían haber formado al año entre 10 y 1.000 kilogramos de fosfuros, y entre 100 y 100.000 kilogramos de fosfitos e hipofosfitos, formas biodisponibles del fósforo. "Una horquilla de valores muy grande, pero lo suficiente para alimentar potencialmente las primeras formas de vida" defienden los autores." Pero una cantidad que podría haber excedido a la schreibersita formada por los impactos de meteoritos", continúan. "Los rayos podrían haber sido una fuente importante de fósforo reactivo prebiótico que se habría concentrado en las masas de tierra de las regiones tropicales", añaden a la vez que especulan que, del mismo modo, los rayos también podrían proporcionar una fuente continua de fósforo reactivo prebiótico independiente del flujo de meteoritos en otros planetas similares a la Tierra, lo que podría facilitar la aparición de vida en otros mundos.

Los rayos podrían haber formado al año entre 10 y 1.000 kilogramos de fosfuros, y entre 100 y 100.000 kilogramos de fosfitos e hipofosfitos, formas biodisponibles del fósforo.

Usando simulaciones de modelos climáticos en la Tierra primitiva, predijeron además que, aunque los impactos de meteoritos comenzaron a disminuir después de que la Luna se formara hace 4.500 millones de años, el número de rayos y el fósforo que suministraron en forma de schreibersita superó al impacto de los meteoritos hace unos 3.500 millones de años. Una fecha que coincide con el origen de ese maravilloso enigma que sigue siendo la vida en la Tierra.

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