Es posible que una fuente de oxígeno estuviera escondida en las profundidades de la corteza terrestre mucho antes de que surgiera la fotosíntesis. Esto puede haber influido en la evolución de la vida, concluyen los científicos de la Universidad de Newcastle.
Los investigadores, cuyo estudio publicado en Nature Communications, descubrieron un mecanismo por el cual el peróxido de agua se produce a partir de las rocas durante el movimiento de las fallas en la corteza terrestre.
Aunque las altas concentraciones de peróxido de hidrógeno pueden ser perjudiciales para la vida, también pueden oxigenar los microbios. Esta fuente adicional de oxígeno puede haber influido en la evolución temprana y, tal vez, en la aparición de la vida en la corteza terrestre, que estaba muy caliente, antes de la llegada de la fotosíntesis.
Fracturas y grietas
En las regiones donde hay mucha actividad tectónica, el movimiento de la corteza terrestre no solo provoca terremotos, sino que también desgarra el subsuelo, que está cubierto de superficies rocosas muy reactivas que contienen muchas abolladuras y grietas. Por lo tanto, el agua puede filtrarse y reaccionar con la roca rota.
En el laboratorio, el investigador Jordan Stone simuló estas condiciones pulverizando granito, basalto y peridotita. Se cree que estos tipos de roca estaban presentes en la corteza terrestre primitiva. A continuación, estas rocas se añadieron al agua en condiciones de ausencia de oxígeno a distintas temperaturas.
Punto de ebullición
Los experimentos demostraron que solo se formaban cantidades sustanciales de peróxido de hidrógeno (y, en consecuencia, posiblemente de oxígeno) a temperaturas cercanas al punto de ebullición del agua. Es importante destacar que la temperatura a la que se forma el peróxido de hidrógeno corresponde a la temperatura a la que se desarrollan mejor los microbios terrestres amantes del calor. Son los llamados hipertermófilos. Entre ellos se encuentran microbios evolutivamente antiguos que utilizan el oxígeno y que están cerca de las raíces del Árbol de la Vida de Charles Darwin, el árbol genealógico filogenético que describe la ascendencia de todos los organismos vivos.
El investigador principal, Stone, responde: "Estudios anteriores han demostrado que se pueden formar pequeñas cantidades de peróxido de hidrógeno y otros oxidantes en ausencia de oxígeno al presionar y triturar las rocas. Pero este es el primer estudio que demuestra la importancia vital de las altas temperaturas para maximizar la producción de peróxido de hidrógeno".
Impacto en la vida temprana
El Dr. Jon Telling, investigador, añadió: "Esta investigación demuestra que las deformaciones de las rocas y los minerales triturados pueden comportarse de forma muy diferente a como cabría esperar que reaccionaran las superficies minerales "más perfectas". Todo lo que necesitan estas reacciones mecanoquímicas para generar peróxido de hidrógeno, y por tanto oxígeno, es agua, rocas trituradas y altas temperaturas. Y todo esto estaba presente en la Tierra primitiva antes de la evolución de la fotosíntesis. Esto puede haber influido en la composición química y en la microbiología de las regiones calientes y sísmicamente activas donde pudo surgir la vida primitiva".
Telling utilizará ahora una investigación de seguimiento, financiada por la Agencia Espacial del Reino Unido y otras entidades, para tratar de determinar la importancia que tuvo este mecanismo para que surgiera la vida en la corteza terrestre.
Origen de la fotosíntesis
La fotosíntesis es el proceso por el que las plantas y algunas bacterias emplean la luz y el agua para convertir el dióxido de carbono en glucosa y oxígeno. La primera vida en la Tierra vivió sin oxígeno. Obtiene los nutrientes solo del agua. Hace unos 3500 millones de años, las algas verde-azules realizaron la fotosíntesis por primera vez. Esto permitió a las plantas fabricar su propio alimento. El oxígeno liberado en el proceso causó inicialmente la extinción de muchos microorganismos para los que el oxígeno era tóxico.
No fue hasta hace unos 1700 millones de años cuando surgieron organismos que podían vivir con el oxígeno. El oxígeno acabó siendo crucial para la evolución de la vida en la Tierra. Creó una capa de ozono, que absorbe la dañina radiación UV, y dio lugar a una vida mucho más compleja, como la de los seres humanos. También en otros planetas es probable que el oxígeno sea necesario para la vida compleja, mientras que la existencia de agua es suficiente para la vida primitiva.