Una nueva investigación muestra que la formación de epidota en los océanos antiguos jugó un papel crucial en la determinación de la disponibilidad de ciertos metales, como el manganeso y el molibdeno, que fueron cruciales para las primeras formas de vida. El descubrimiento, realizado mediante la recreación del agua de mar Arcaica en el laboratorio, proporciona nuevos conocimientos sobre cómo evolucionó la vida temprana.
Los científicos saben muy poco sobre las condiciones del océano en las que la vida evolucionó por primera vez, pero una nueva investigación publicada en la revista Nature Geoscience revela cómo los procesos geológicos controlan qué nutrientes están disponibles para alimentar la vida.
Toda la vida utiliza nutrientes como el zinc y el cobre para formar proteínas. Los organismos vivos más antiguos evolucionaron en el Eón Arcaico, unos 3.500 millones de años antes de que aparecieran los dinosaurios por primera vez. Estos microorganismos favorecían metales como el molibdeno y el manganeso en comparación con microorganismos más recientes. Se cree que esta preferencia refleja la disponibilidad de metales en el océano en ese momento.
Investigadores de la Universidad de Ciudad del Cabo (UCT) y la Universidad de Oxford han reconstruido agua de mar antigua en el laboratorio. Descubrieron que la clorita, un mineral que se encuentra comúnmente en las rocas arcaicas, se formaba rápidamente y eliminaba zinc, cobre y vanadio en el proceso. Debido a que la epidota se formó en los océanos primitivos, estos metales se eliminaron del agua de mar, dejándola rica en otros metales como manganeso, molibdeno y cadmio. Curiosamente, los metales que predijeron serían más abundantes en el agua del mar Arcaico coinciden con los seleccionados por las primeras formas de vida, lo que explica por qué estos metales fueron favorecidos durante la evolución temprana.
La investigadora Dra. Rosalie Tostevin, que trabajaba en la Universidad de Oxford en el momento del estudio y ahora es profesora titular en el Departamento de Ciencias Geológicas de la UCT, dijo: "Nos emocionamos mucho cuando notamos que nuestros resultados coincidían con las predicciones de los biólogos que utilizaban métodos completamente diferentes. Expertos en otros campos han hecho hallazgos similares, lo que siempre es tranquilizador".
Los científicos coinciden en que el agua de mar arcaica era muy diferente del agua de mar actual, con más hierro y sílice disueltos y casi sin oxígeno. Sin embargo, las opiniones son menos consistentes sobre otros aspectos de la química del agua de mar, como las concentraciones de nutrientes.
"No podemos retroceder en el tiempo para tomar muestras y analizar el agua de mar, por lo que reconstruir las condiciones de Alcene es todo un desafío. Una forma es observar la química de las rocas sedimentarias, pero la química de las rocas muy antiguas a veces puede alterarse", dijo Tostevin. "Decidimos crear una versión en miniatura del agua de mar antigua en el laboratorio, donde pudimos observar directamente lo que estaba sucediendo".
Tostevin y su colega Imad Ahmed recrearon el agua del mar Arcaico en una cámara especial sin oxígeno y observaron cómo comenzaba a formarse la epidota. Observaron cambios dramáticos en las concentraciones de metales en el agua de mar a medida que se formaban minerales. Utilizaron el espectrómetro de adsorción de rayos X en el sincrotrón Diamond Light Source para demostrar que los metales se están convirtiendo en minerales. Por el contrario, otros metales no se ven afectados por este proceso y permanecen en niveles más altos en el agua de mar.
"Sabemos que la clorita era importante en la Tierra primitiva porque la seguimos encontrando en rocas antiguas, como el mineral de hierro del Cabo Norte en Sudáfrica y rocas similares en Australia", dijo Tostevin. "Creemos que pudo haber sido uno de los minerales más importantes del Eón Arcaico. Pero no sabemos exactamente cómo se formó la epidota en la naturaleza. Una posibilidad es que la epidota se haya formado en respiraderos hidrotermales en las profundidades del océano. Pero también podría haberse formado en aguas poco profundas con pequeños cambios en el pH".
Tostevin y Ahmed decidieron experimentar en ambas condiciones y descubrieron que, independientemente de cómo se formara la clorita, eliminaba los metales de forma similar.