Estudo revela possíveis origens da vida em antigas fontes termais
Cromatogramas de íons totais de magnetita após reação hidrotérmica em comparação com os controles. A Comparação de um representante de um dos três cromatogramas de íons totais replicados obtidos da reação de magnetita com HCO3
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e H2 a 90 °C e 16 bar de pressão total por 16 h junto com os controles. (a) Moléculas orgânicas geradas usando magnetita com H2 e HCO3
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. (b) Amostra de controle usando magnetita com H2 (c) Amostra de controle usando quartzo com H2 e HCO3
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(d) Amostra de controle usando quartzo com H2 . B Ampliação da região do cromatograma delimitada pela caixa de linha tracejada em (A ). Picos com relação sinal:ruído <5:1 ou com fator de correspondência reversa <65,0 para a biblioteca NIST20 não são rotulados (Dados Suplementares 3 para identidades de pico obtidas da biblioteca NIST20). Crédito:Comunicações Terra e Meio Ambiente (2024). DOI:10.1038/s43247-023-01196-4 A pesquisa da Universidade de Newcastle recorre a antigas fontes termais para explorar as origens da vida na Terra.
A equipa de investigação investigou como aconteceu na Terra o surgimento dos primeiros sistemas vivos a partir de materiais geológicos inertes, há mais de 3,5 mil milhões de anos. Cientistas da Universidade de Newcastle descobriram que a mistura de hidrogênio, bicarbonato e magnetita rica em ferro em condições que imitam fontes hidrotermais relativamente suaves resulta na formação de um espectro de moléculas orgânicas, incluindo principalmente ácidos graxos que se estendem por até 18 átomos de carbono de comprimento.
Publicado na revista Communications Earth &Environment , as suas descobertas revelam potencialmente como algumas moléculas-chave necessárias para produzir vida são feitas de produtos químicos inorgânicos, o que é essencial para a compreensão de um passo fundamental na forma como a vida se formou na Terra há milhares de milhões de anos.
Seus resultados podem fornecer uma gênese plausível das moléculas orgânicas que formam membranas celulares antigas que talvez tenham sido escolhidas seletivamente pelos primeiros processos bioquímicos na Terra primordial.
Ácidos graxos nas primeiras fases da vida
Os ácidos graxos são moléculas orgânicas longas que possuem regiões que atraem e repelem a água que formarão automaticamente compartimentos semelhantes a células na água naturalmente, e são esses tipos de moléculas que poderiam ter formado as primeiras membranas celulares. No entanto, apesar da sua importância, não se sabia de onde vinham estes ácidos gordos nas primeiras fases da vida.
Uma ideia é que eles podem ter se formado nas fontes hidrotermais onde a água quente, misturada com fluidos ricos em hidrogênio provenientes de fontes subaquáticas, se misturou com água do mar contendo CO2 .
O grupo replicou aspectos cruciais do ambiente químico encontrado nos primeiros oceanos da Terra e a mistura da água alcalina quente de certos tipos de fontes hidrotermais em seu laboratório. Eles descobriram que quando fluidos quentes ricos em hidrogênio eram misturados com água rica em dióxido de carbono na presença de minerais à base de ferro que estavam presentes na Terra primitiva, criavam-se os tipos de moléculas necessárias para formar membranas celulares primitivas.
O autor principal, Dr. Graham Purvis, conduziu o estudo na Universidade de Newcastle e atualmente é pesquisador associado de pós-doutorado na Universidade de Durham.
Ele disse:"No centro do início da vida estão os compartimentos celulares, cruciais para isolar a química interna do ambiente externo. Esses compartimentos foram fundamentais para promover reações de sustentação da vida, concentrando produtos químicos e facilitando a produção de energia, servindo potencialmente como a pedra angular dos primeiros momentos da vida. "
"Os resultados sugerem que a convergência de fluidos ricos em hidrogênio de fontes hidrotermais alcalinas com águas ricas em bicarbonato em minerais à base de ferro poderia ter precipitado as membranas rudimentares das primeiras células no início da vida."
"Este processo pode ter gerado uma diversidade de tipos de membranas, algumas potencialmente servindo como berço da vida quando a vida começou. Além disso, este processo transformador pode ter contribuído para a génese de ácidos específicos encontrados na composição elementar dos meteoritos."
O investigador principal, Dr. Jon Telling, leitor de Biogeoquímica na Escola de Ciências Ambientais Naturais, acrescentou:"Achamos que esta pesquisa pode fornecer o primeiro passo em como a vida se originou em nosso planeta. A pesquisa em nosso laboratório agora continua na determinação do segundo passo chave:como essas moléculas orgânicas, que estão inicialmente 'presas' às superfícies minerais, podem se desprender para formar compartimentos esféricos semelhantes a células, delimitados por membranas, as primeiras 'protocélulas' potenciais que formaram a primeira vida celular."
Curiosamente, os investigadores também sugerem que reacções de criação de membranas, reacções semelhantes, ainda podem estar a acontecer nos oceanos sob as superfícies das luas geladas do nosso sistema solar hoje. Isto levanta a possibilidade de origens alternativas de vida nestes mundos distantes.
Mais informações: Graham Purvis et al, Geração de ácidos graxos de cadeia longa por redução de bicarbonato acionada por hidrogênio em antigas fontes hidrotermais alcalinas, Communications Earth &Environment (2024). DOI:10.1038/s43247-023-01196-4 Informações do diário: Comunicações Terra e Meio Ambiente
