Descubierta una antigua fuente de oxígeno en la corteza terrestre

Las plantas han sido una extraordinaria fuerza transformadora para nuestro planeta

 

No sólo producen una parte del oxígeno que respiramos, sino que estabilizan el suelo, sus raíces proporcionan un lugar donde vivir para millones de microorganismos y sus hojas muertas ofrecen comida y cobijo a hongos, insectos y todo tipo de seres vivos que viven cerca del suelo. Las plantas son creadoras de ecosistemas, y sin ellas la Tierra que conocemos sería imposible

Sin embargo, las plantas salieron del agua hace 450 millones de años e iniciaron su proceso de fotosíntesis, pero la edad de nuestro planeta es de alrededor 4 500 millones de años, entonces surge la pregunta: ¿Qué ocurría en los continentes antes de las plantas?

La vida se originó en la anoxia, pero muchos organismos llegaron a depender del oxígeno para sobrevivir, evolucionando de forma independiente diversos sistemas respiratorios para adquirir oxígeno del entorno. Un nuevo estudio de la Universidad de Newcastle ha descubierto una fuente de oxígeno que podría haber influido en la evolución de la vida antes de la llegada de la fotosíntesis. Se trata de un mecanismo que permite a las rocas producir peróxido de hidrógeno mientras se desplazan por las fallas geológicas.

El proyecto de investigación pionero, dirigido por la Facultad de Ciencias Naturales y Ambientales de la Universidad de Newcastle y publicado en Nature Communications, descubrió un mecanismo que puede generar peróxido de hidrógeno a partir de rocas durante el movimiento de fallas geológicas.

Si bien el peróxido de hidrógeno en altas concentraciones puede ser dañino para la vida, también puede proporcionar una fuente útil de oxígeno para los microbios. Esta fuente adicional de oxígeno puede haber influido en la evolución temprana, y posiblemente incluso en el origen de la vida en ambientes cálidos en la Tierra primitiva antes de la evolución de la fotosíntesis.

En regiones tectónicamente activas, el movimiento de la corteza terrestre no solo genera terremotos, sino que acribilla el subsuelo con grietas y fracturas revestidas con superficies rocosas altamente reactivas que contienen muchas imperfecciones o defectos. Luego, el agua puede filtrarse y reaccionar con estos defectos en la roca recién fracturada.

En el laboratorio, el estudiante de maestría Jordan Stone simuló estas condiciones triturando granito, basalto y peridotita, tipos de rocas que habrían estado presentes en la corteza terrestre primitiva. Luego se agregaron al agua en condiciones libres de oxígeno bien controladas a temperaturas variables.

Los experimentos demostraron que cantidades sustanciales de peróxido de hidrógeno, y como resultado, potencialmente oxígeno, solo se generaban a temperaturas cercanas al punto de ebullición del agua. Es importante destacar que la temperatura de formación del peróxido de hidrógeno se superpone a los rangos de crecimiento de algunos de los microbios más amantes del calor en la Tierra llamados hipertermófilos, incluidos los antiguos microbios evolutivos que usan oxígeno cerca de la raíz del Árbol Universal de la Vida.

El autor principal, Jordan Stone, quien realizó esta investigación como parte de su MRes en Geociencia Ambiental, dijo: “Si bien investigaciones anteriores han sugerido que se pueden formar pequeñas cantidades de peróxido de hidrógeno y otros oxidantes al estresar o triturar rocas en ausencia de oxígeno, este es el primer estudio que muestra la importancia vital de las altas temperaturas para maximizar la generación de peróxido de hidrógeno”.

El  Dr. Jon Telling, profesor titular e investigador principal, agregó: “Esta investigación muestra que los defectos en la roca triturada y los minerales pueden comportarse de manera muy diferente a cómo se esperaría que reaccionaran superficies minerales más 'perfectas'. Todas estas reacciones mecanoquímicas necesitan generar peróxido de hidrógeno y, por lo tanto, oxígeno, agua, rocas trituradas y altas temperaturas, que estaban presentes en la Tierra primitiva antes de la evolución de la fotosíntesis y que podrían haber influido en la química y la microbiología en caliente, sísmicamente. Regiones activas donde la vida pudo haber evolucionado por primera vez”.

El trabajo fue apoyado a través de subvenciones del Consejo de Investigación Ambiental Natural (NERC) y la Agencia Espacial del Reino Unido. Un importante nuevo proyecto, CEBERUS de seguimiento dirigido por el Dr. Jon Telling, financiado por NERC, está en marcha para determinar la importancia de este mecanismo para sustentar la vida en el subsuelo de la Tierra.

CERBERUS es un proyecto financiado por el Consejo Nacional de Investigación Ambiental (NERC, 2022-2025) de tres años con el objetivo de determinar cómo las reacciones mecanoquímicas, que pueden ocurrir a lo largo de fallas impulsadas por la tectónica y zonas de fractura, pueden generar gas hidrógeno y oxidantes del agua para soportar el calor.

Referencia:

Jordan Stone. et al. Tectonically-driven oxidant production in the hot biosphere Agu.  2022. https://doi.org/10.1038/s41467-022-32129-y

Doctor Fisión

Doctor Fision

Divulgador científico especialista en física y astrofísica, y apasionado de la ciencia en general. Autor del bestseller "El Universo Explicado" y de "La Nueva Carrera Espacial". Tiene más de 3 millones de seguidores en redes sociales.

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