Temario Biología y geología secundaria: Tema 22 y el origen de la vida

• Energía y síntesis molecular: Los gradientes químicos en las fumarolas alcalinas permiten reacciones clave como la reducción de CO₂ con hidrógeno, lo que conduce a la formación de compuestos orgánicos simples. Este entorno se parece a un metabolismo primitivo que pudo dar lugar a moléculas fundamentales para la vida.
• Compartimentación natural: Los microporos en estas estructuras minerales funcionan como «reactores químicos», concentrando moléculas y facilitando interacciones químicas esenciales. Este proceso pudo dar lugar a protocélulas primitivas.
• Relación con LUCA: Los estudios sugieren que el último ancestro común universal (LUCA) pudo haberse desarrollado en estos entornos, utilizando gradientes de protones para impulsar rutas metabólicas y acumular biomoléculas como proteínas y ácidos nucleicos.

• Síntesis de compuestos orgánicos simples en gradientes de protones (Martin y Russell, 2007): Este estudio demostró cómo los gradientes electroquímicos presentes en las fumarolas alcalinas podrían impulsar reacciones que producen compuestos orgánicos simples, como aminoácidos y nucleótidos, a partir de moléculas inorgánicas como dióxido de carbono (CO₂) e hidrógeno (H₂).
• Estudio de los microporos minerales (Lane, 2015): Nick Lane y su equipo reprodujeron experimentalmente las condiciones de los microporos presentes en las fumarolas alcalinas para demostrar que estos microambientes actúan como reactores naturales capaces de concentrar moléculas orgánicas. Estos pequeños espacios facilitan la interacción de las moléculas, promoviendo la formación de polímeros simples como lípidos y ARN, esenciales para la evolución prebiótica. Además, los gradientes energéticos generados en estos sistemas podrían haber impulsado reacciones químicas fundamentales, como la metanogénesis y otras rutas metabólicas básicas, estableciendo un contexto ideal para el origen de las protocélulas y, eventualmente, de la vida. Te recomiendo el libro de divulgación de Nick Lane “La cuestión vita” para saber más de este tema y poder coger ideas interesantes para tu temario de biología.
• Experimentos con dióxido de carbono y sulfuro de hidrógeno (Simone Raggi et al., 2020): Este experimento mostró cómo la mezcla de CO₂ y H₂S en condiciones similares a las de las fumarolas alcalinas puede dar lugar a la síntesis de tioésteres, moléculas clave en las rutas metabólicas primitivas.

Para actualizar el Temario Biología y Geología, es fundamental incluir el enfoque de las fumarolas alcalinas como una hipótesis moderna y científicamente respaldada:

• En el apartado de evolución química: Compara esta hipótesis con las propuestas clásicas de Oparin, destacando cómo las fumarolas alcalinas ofrecen un entorno energético y químico más plausible.
• En el contexto de LUCA: Relaciona las fumarolas con el surgimiento de las primeras rutas metabólicas y estructuras moleculares complejas.
• En aplicaciones prácticas: Explica cómo estos entornos se replican en laboratorio para estudiar procesos prebióticos, enriqueciendo el enfoque científico del tema.