Vetas de cuarzo blanco en granito en la costa noreste de los EE. UU.
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Los terremotos y otros procesos geológicos pueden haber permitido reacciones productoras de oxígeno que dieron forma a la evolución de algunos de los primeros organismos de la Tierra.
Hoy en día, el oxígeno constituye alrededor de una quinta parte de la atmósfera de la Tierra, y la mayor parte es producida por plantas y microbios. No empezó de esa manera. Había muy poco oxígeno en la atmósfera hasta que los niveles se dispararon durante el Gran Evento de Oxidación hace entre 2.400 y 2.300 millones de años gracias a la rápida propagación de microbios que liberan oxígeno a través de la fotosíntesis.
Sin embargo, la presencia generalizada de enzimas antioxidantes en todo el árbol de la vida sugiere que un ancestro común que existió antes del Gran Evento de Oxidación estuvo expuesto a cierta cantidad de oxígeno.
Mark Thiemens de la Universidad de California, San Diego, y sus colegas trituraron roca de cuarzo y la expusieron al agua en condiciones químicas similares a las de la Tierra antes de los altos niveles de oxígeno. Los investigadores usaron cuarzo porque es el mineral de silicato más simple y común.
Descubrieron que los cristales rotos en la superficie del cuarzo pueden reaccionar con el agua para formar oxígeno molecular y otras especies reactivas de oxígeno, como el peróxido de hidrógeno. También conocidas como radicales libres, estas moléculas habrían sido críticas para la evolución temprana porque pueden dañar el ADN y otros componentes de las células, dice Timothy Lyons de la Universidad de California, Riverside, que no participó en el trabajo.
“La vida fue capaz de desarrollar muy pronto las capacidades enzimáticas de hacer frente a los efectos nocivos de estas especies”, dice.
En la naturaleza, el cuarzo y otros minerales de silicato podrían desgastarse de manera similar por terremotos, erosión o hielo en movimiento. Luego podrían interactuar con el agua para producir esas mismas moléculas de oxígeno. Los investigadores estimaron que los procesos sísmicos por sí solos podrían haber generado 100 mil millones de veces más peróxido de hidrógeno que las reacciones atmosféricas, otra posible fuente de oxígeno abiótico.
Las adaptaciones a esta fuente sísmica de oxígeno pueden haber ayudado a algunos organismos a sobrevivir al cambio radical en la química de la Tierra que acompañó al Gran Evento de Oxidación cientos de millones de años después, dice Lyons.
Los investigadores agregan que procesos geológicos similares en otros cuerpos planetarios, como las tormentas de arena en Marte o las fluctuaciones de las mareas en la luna Encelado de Saturno, también podrían producir oxígeno, lo que podría ser un factor importante para detectar vida en esos mundos.
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