Una antigua y desconocida fuente de oxígeno pudo impulsar la vida en la Tierra primitiva

Después, prácticamente solo quedaron los que encontraron la forma de aprovechar el nuevo recurso, y desde entonces la vida se ha desarrollado y bifurcado en millones de especies muy diferentes, pero que tienen en común su dependencia del oxígeno.

Ahora, un equipo de investigadores de la universidad británica de Newcastle acaba de descubrir que, mucho antes de todo eso, hace 3.800 millones de años, tuvo lugar otro evento de oxigenación, hasta ahora desconocido. Y que eso pudo impulsar algunas de las formas más primitivas de vida en la Tierra.

La 'culpa' de esa emisión temprana de oxígeno la tuvieron los poderosos terremotos que sacudían el planeta hace alrededor de 4.000 millones de años. Los seísmos abrieron la corteza del entonces joven planeta y favorecieron el desarrollo de reacciones químicas en lo más profundo de la roca fracturada. Con la ayuda del agua y las temperaturas, cercanas al punto de ebullición, pudo liberarse una importante cantidad de oxígeno que sirvió para impulsar a algunas de las formas de vida más antiguas. El hallazgo se acaba de publicar en Nature Communications.

Según los investigadores, este oxígeno habría venido 'empaquetado' en el compuesto peróxido de hidrógeno (H2O2), que contiene dos átomos de hidrógeno y dos átomos de oxígeno estrechamente unidos. Tal vez más conocido como un potente antiséptico, el peróxido de hidrógeno es, de por sí, tóxico para los organismos vivos, pero aún así, según explica Jon Telling, autor principal del estudio, puede ser una fuente útil de oxígeno una vez que se descompone, ya sea a causa de enzimas o debido a reacciones que ocurren a altas temperaturas.

En una serie de experimentos de laboratorio, Telling y sus colegas descubrieron una forma en que se podrían haber formado grandes cantidades de peróxido de hidrógeno en la Tierra primitiva y que, por lo tanto, sirvieron como una fuente potencial de oxígeno para algunos de los primeros organismos vivientes. Dichas reacciones ocurren de manera más eficiente a temperaturas cercanas al punto de ebullición del agua (100 grados centígrados), pero aún producen una cierta cantidad de peróxido de hidrógeno a temperaturas inferiores, de hasta 80 grados.

Además, se da el caso de que precisamente a esas temperaturas prosperan los termófilos e hipertermófilos, es decir, las bacterias y arqueas amantes del calor. Se cree que el ancestro común de toda la vida en la Tierra también evolucionó para vivir en ambientes de calor abrasador, por lo que, en teoría, este misterioso organismo ancestral podría haber sido influenciado por la presencia del peróxido de hidrógeno forjado en lo más profundo de la corteza terrestre.

En sus experimentos, los investigadores pulverizaron rocas y luego las expusieron a la acción del agua. Una imitación, a pequeña escala, de la tensión real que soportaron las rocas en las regiones tectónicamente activas de la corteza terrestre primitiva, donde la corteza se abrió y el agua pudo filtrarse en su interior. Cuando la Tierra tenía menos de mil millones de años, el planeta aún no tenía grandes bloques de corteza deslizándose sobre su manto en forma de placas tectónicas que se mueven por todo el mundo, como sucede hoy en día. Sin embargo, según Telling, en aquel momento la corteza aún se combaba y se agrietaba debido a la actividad volcánica y las interacciones con trozos de corteza mucho más pequeños.

Aunque experimentos anteriores demostraron que esta actividad tectónica temprana podría producir hidrógeno (un componente del peróxido de hidrógeno) y peróxido de hidrógeno completamente formado, esos estudios solo lograron generar pequeñas cantidades de estos compuestos. En su nuevo trabajo, Telling y sus colegas realizaron experimentos similares, pero expusieron las rocas trituradas a un rango más amplio de temperaturas y durante períodos de tiempo más prolongados, de hasta una semana. Y consiguieron aumentar la cantidad de peróxido de hidrógeno producido.

En sus experimentos el equipo utilizó granito, una roca que se encuentra en la corteza continental, y basalto y peridotita, que habrían sido abundantes en la corteza oceánica de la Tierra primitiva. Molieron esas rocas hasta convertirlas en polvo fino en recipientes sin oxígeno, transfirieron cuidadosamente la roca triturada a botellas herméticas, agregaron agua y luego aumentaron el calor.

A medida que los polvos de roca alcanzaron temperaturas cercanas a la ebullición, los «defectos» dentro de los minerales que los componen se volvieron menos estables y más propensos a reaccionar con el agua. Específicamente, estos defectos incluían «enlaces peroxi», o lugares donde dos átomos de oxígeno se unen dentro de la estructura cristalina de los minerales, donde normalmente el oxígeno solo se uniría al elemento silicio. Dichos defectos pueden introducirse en un cristal si se agrega inadvertidamente agua a su estructura a medida que se forma, dijo Telling.

«Cuando estas rocas que contienen estos enlaces peroxi se someten a estrés -explica el científico-, estos defectos pueden dislocarse. Pueden moverse a través de la estructura cristalina hacia las superficies donde luego pueden comenzar a interactuar con el agua», y esta interacción finalmente produce peróxido de hidrógeno.

Estos resultados sugieren que, al menos en regiones de la Tierra primitiva sacudidas por terremotos y horneadas a altas temperaturas, el peróxido de hidrógeno puede haber sido una característica común del medio ambiente. Sin embargo, Telling aclara que los experimentos no pueden capturar la tasa o escala exacta a la que estas reacciones productoras de H2O2 tuvieron lugar en la Tierra primitiva.

Los investigadores creen que sería muy interesante estudiar más a fondo cómo de extendido estuvo ese proceso, y hasta qué punto pudo influir en los primeros organismos vivientes. Algo que, por cierto, también podría estar sucediendo, o haber sucedido, en otros planetas.