Los sulfuros de hierro en las fuentes termales alrededor de los respiraderos volcánicos en la tierra podrían haber proporcionado carbono en la forma que la vida más antigua necesitaba para comenzar. Una demostración de la eficacia del sulfuro de hierro dopado como catalizador en estos entornos muestra que hay un tercer contendiente en la contienda por el primer hogar de la vida, junto con el estanque de Darwin y los respiraderos hidrotermales en el fondo del océano.
Quizás nunca seamos capaces de reconstruir perfectamente la primera chispa de vida, pero existen fuertes sospechas sobre algunos de los ingredientes necesarios, lo que inspira búsquedas para encontrar dónde habrían estado disponibles en la Tierra primitiva. Metanol (CH3OH) está actualmente en las noticias por matar a mochileros en Laos, pero puede traer tanto vida como muerte, y se cree que fue una posible fuente de carbono en los aminoácidos de las primeras formas de vida.
Hoy en día, las enzimas permiten la conversión de dióxido de carbono en moléculas utilizables por una variedad de formas de vida. Sin embargo, estas enzimas son producidas por células vivas, por lo que se requiere una alternativa no biológica para explicar cómo el carbono estuvo disponible inicialmente. Los sulfuros de hierro pueden catalizar reacciones que convierten el dióxido de carbono en metanol y otras moléculas simples. Estos podrían haber sufrido más conversiones en bloques de construcción de la vida.
Anteriormente se ha trabajado para establecer que el sulfuro de hierro (FeS) podría desempeñar el papel necesario en las condiciones que creemos que existen alrededor de los respiraderos hidrotermales de las profundidades del océano.
Sin embargo, las aguas termales en tierra también cuentan con partidarios como cuna de la vida, lo que se vuelve más relevante por la evidencia de que Marte también las tenía. Un equipo dirigido por el Dr. Jingbo Nan de la Academia de Ciencias de China decidió explorar qué tan bien se comportarían los sulfuros de hierro en esas condiciones.
Se cree que el agua caliente que actúa sobre ciertas rocas proporcionó una fuente de hidrógeno, tanto en el aire como disuelto en el agua, pero por sí sola sería muy ineficiente para convertir el dióxido de carbono en metanol.
El equipo buscó replicar los aspectos clave de las aguas termales antes de la vida y ver si los sulfuros de hierro podrían actuar como catalizadores de enzimas. Experimentaron con FeS puro, pero también probaron nanopolvos de sulfuro de hierro mezclados con pequeñas cantidades de manganeso, níquel, titanio y cobalto, cada uno de los cuales debería haber estado presente en algunos manantiales.
A temperaturas entre 80 y 120 °C (176 y 248 °F), el sulfuro de hierro catalizó reacciones en las que el hidrógeno molecular redujo el dióxido de carbono, que habría sido abundante antes de que comenzara la vida. No se requirieron altas presiones.
Dopar los sulfuros de hierro con manganeso aumentó cinco veces la producción de metanol, pero las otras impurezas metálicas empeoraron las cosas.
Curiosamente, el vapor de agua ralentizó la producción por debajo de los 100°C (212°F), pero la aceleró por encima de ese punto, lo que los autores creen que puede deberse a que aporta protones al proceso de conversión de dióxido de carbono cuando las temperaturas son lo suficientemente altas. La exposición a la luz ultravioleta detuvo por completo la producción de metanol en condiciones deficientes, pero la permitió cuando las circunstancias eran generalmente más favorables. Se cree que los rayos UV fueron cruciales para algunas de las reacciones que se produjeron después, lo que hace que su presencia sea un argumento a favor de las condiciones de aguas poco profundas en las profundidades del océano. Sin embargo, si detuviera la producción de metanol, sería complicado explicar cómo sólo podría estar presente cuando fuera necesario.
La forma en que el vapor de agua y los rayos UV son a veces un problema, pero no siempre, indica que la mayoría de las primeras fuentes termales de la Tierra probablemente no eran aptas para iniciar la vida. Sin embargo, las circunstancias sólo tenían que ser correctas una vez, y el trabajo sugiere que una combinación excelente probablemente no era tan rara.
La reacción parece implicar la reducción del dióxido de carbono a monóxido de carbono, que luego reacciona con hidrógeno para producir metanol y el segundo paso necesita menos energía en presencia de manganeso.
Quizás el “pequeño estanque cálido” de Darwin era en realidad uno caliente y burbujeante.
El estudio es de acceso abierto en Nature Communications.