Viața pe Pământ: Primele Scântei în Grădinile Chimice Subacvatice
Întrebarea despre cum a apărut viața pe Terra continuă să fie una dintre cele mai captivante și misterioase dileme științifice. Un recent studiu publicat în revista Nature Ecology & Evolution a arătat că echipe de cercetători din Germania au reușit să recreeze într-un mediu de laborator o atmosferă asemănătoare cu cea a primelor etape ale planetei — așa-numitele „grădini chimice” subacvatice. Rezultatele oferă noi perspective asupra originilor vieții și metabolismului ancestral care ar fi putut susține primele forme de viață celulară.
Originea vieții dintr-un Pământ inert
Cu miliarde de ani în urmă, Pământul era o planetă neprimitoare: lipsită de oxigen, fără vegetație și fără fotosinteză. Totuși, în adâncurile oceanului, în zona în care razele soarelui nu ajung, existau izvoare hidrotermale care pompa hidrogen și fier din interiorul planetei. Se consideră că astfel de circumstanțe au fost vitale pentru apariția vieții.
Primele forme de viață erau limitate la materii fundamentale. Organismele contemporane care trăiesc în condiții analogice, cum ar fi cele din vecinătatea izvoarelor hidrotermale, oferă indicii despre cum ar fi putut începe totul. Aceste microorganisme utilizează hidrogenul ca sursă de energie printr-un proces denumit calea acetil CoA — una dintre puținele reacții chimice capabile să fixeze carbonul fără enzime.
Simularea unui ocean primordial
Vanessa Helmbrecht, geochimistă la Universitatea Ludwig Maximilian din München, împreună cu echipa sa, a dorit să investigheze rolul fierului dizolvat din oceanele arhaice în sprijinul vieții. Au folosit o arhee numită Methanocaldococcus jannaschii, o formă de viață extremofilă descoperită la un izvor hidrotermal din Oceanul Pacific.
Experimentul a fost bazat pe recreerea unui mediu similar cu cel de acum aproape 4 miliarde de ani. Cercetătorii au injectat fluide sulfidice într-o cameră fără oxigen, simulând astfel chimia oceanului vechi. Rapid, minerale de sulfura de fier (în special mackinawit) s-au format într-o structură порoasă, asemănătoare cu formațiunile naturale întâlnite la izvoarele hidrotermale.
Spre surprinderea cercetătorilor, M. jannaschii nu doar că a supraviețuit în acest mediu primitiv, dar a și prosperat. „Ne așteptam la o creștere redusă din cauza absenței vitaminelor și a altor nutrienți, dar arheele au crescut și au exprimat în exces gene asociate metabolismului acetil CoA”, a spus Helmbrecht.
Un model pentru viața timpurie
Semnificația acestui experiment constă în capacitatea sa de a reproduce condițiile care ar fi existat în urmă cu miliarde de ani, demonstrând că metabolismul arhaic bazat pe hidrogen și dioxid de carbon este viabil. Aranjarea celulelor M. jannaschii în apropierea mineralelor de mackinawit evocă vestigiile fosile străvechi — revalidând ipoteza conform căreia aceste „grădini chimice” ar fi putut fi leagănul vieții.
Calea acetil CoA, utilizată de această arhee, este singulară din perspectiva biochimică: reprezintă singura modalitate de fixare a carbonului care poate fi realizată în lipsa enzimelor, doar prin reacții chimice naturale între compuși simpli precum fierul, sulful, H₂ și CO₂. Acest mecanism rudimentar, dar eficace, poate oferi o explicație plauzibilă pentru apariția metabolismului biotic înainte de dezvoltarea enzimelor și ADN-ului.
Implicații pentru cercetarea vieții extraterestre
Recrearea cu succes a „grădinilor chimice” atrage de asemenea atenția asupra altor lumi din sistemul solar, cum ar fi Europa (satelitul lui Jupiter) sau Enceladus (satelitul lui Saturn), care se crede că adăpostesc oceane sub
