En las profundidades del mar se encuentra uno de los lugares más probables para el origen de la vida en la Tierra… las fumarolas hidrotermales. Pero, ¿qué son? ¿Cómo pudieron haber creado vida? ¿Y qué significa esto para la vida en nuestro sistema solar?
Es un hecho que en algún momento de nuestra historia, las moléculas inorgánicas simples han hecho la transición a replicadores orgánicos. Durante miles de millones de años, estos replicadores se han convertido lentamente en todos los seres vivos que te rodean hoy. Este punto de transición se conoce como abiogénesis, el origen de la vida. Sabemos lo que pasó, somos la prueba viviente de lo que pasó, pero cómo pasó sigue siendo un misterio para la comunidad científica. Sin embargo, esto no significa que no haya ideas. De hecho, hay muchas teorías en competencia sobre cómo ocurrió la abiogénesis en la Tierra. Algunos son más plausibles que otros, pero ninguno ha sido completamente probado o refutado.Una de las teorías más probables es que la vida comenzó en lo profundo del fondo del océano, en las fuentes hidrotermales.
¿Qué son las fuentes hidrotermales?
Los respiraderos hidrotermales se encuentran en el fondo del océano, que rodea las cordilleras submarinas donde se encuentran las placas tectónicas. En términos simples, son el resultado del encuentro entre el magma caliente del núcleo de la Tierra y las aguas frías de las profundidades del océano. El proceso de su formación comienza cuando el agua de mar fluye a través de las grietas del fondo marino. Luego, el agua se calienta por la actividad volcánica a unos 400 °C y se evita que hierva debido a la alta presión de las profundidades del océano. A medida que sube al océano, el agua sobrecalentada se mezcla con los numerosos minerales de la corteza terrestre.Cuando la mezcla caliente se libera en el agua fría del mar, los minerales se condensan en estructuras similares a chimeneas que llamamos respiraderos hidrotermales. Hay 
Un fumador negre que conté sofre de ferro.
.
Los respiraderos hidrotermales son un descubrimiento relativamente reciente observado por primera vez en 1977 por científicos cerca de las Islas Galápagos. Quizás aún más sorprendente para los investigadores fue la abundancia de vida que encontraron alrededor de estructuras tóxicas extremadamente calientes. También continúan confundiendo a los científicos hoy en día con nuevas áreas de ventilación que se descubren constantemente con nuevas especies que las acompañan. Todos estos descubrimientos han llevado a los científicos a aprender más sobre la geología de las estructuras y la ecología de la vida marina que las rodea. Pero algunos científicos también creen que estas estructuras podrían ser el origen de nosotros y de toda la vida en la Tierra.
De simples replicadores a vida compleja
Las células de nuestro cuerpo son extremadamente complejas y diversas, pero son esencialmente solo un reordenamiento de químicos y moléculas que se encuentran en el mundo natural alrededor nuestra.
Esta transformación es posible gracias al código básico de toda la vida, cuidadosamente empaquetado en cada célula del planeta: el ADN. Es el manual que permite a nuestro cuerpo producir las proteínas, las enzimas y los órganos que realizan las funciones vitales que nos mantienen vivos. El ADN es único porque puede reproducirse y transmitirse. Sin embargo, el ADN no sólo existe desde tiempos inmemoriales, sino que fue creado. En algún momento, las moléculas inorgánicas reaccionaron de tal manera que se formó el primer compuesto que podía replicarse a sí mismo. A medida que estos primeros replicadores simples siguieron copiando y cambiando, acabaron convirtiéndose en ADN, que acabó formando células vivas, que acabaron formando cuerpos vivos.
El momento en que aparecieron los primeros replicadores simples es el momento del origen de la vida, que llamamos abiogénesis. Aunque no sabemos exactamente cómo ocurrió, tenemos una idea de las condiciones y los pasos necesarios para convertir las moléculas inorgánicas en moléculas autorreplicantes. No queremos entrar demasiado en consideraciones técnicas o científicas, pero hay tres elementos básicos que serían necesarios. El primero son los elementos básicos, es decir, los elementos que componen las moléculas orgánicas, principalmente el carbono, pero también el hidrógeno y el oxígeno. El segundo es un catalizador, una sustancia química que ayuda a iniciar otra reacción reduciendo la energía necesaria para llevarla a cabo o facilitándola al añadir un paso adicional. Por último, y lo más importante, se requiere un gradiente de energía, una diferencia de energía que permita que se produzcan reacciones químicas, eléctricas, químicas o físicas.
Condiciones perfectas
¿Proporcionan los respiraderos hidrotermales las condiciones básicas para los primeros replicadores simples? Sí. En particular, los bloques de construcción necesarios para la formación de moléculas orgánicas. En la época de la abiogénesis, hace más de 4.000 millones de años, el océano era extremadamente ácido, lo que suponía una alta concentración de dióxido de carbono. Los respiraderos hidrotermales también producen grandes cantidades de metano e hidrógeno, por lo que hay una abundancia de carbono, hidrógeno y oxígeno en su entorno. El segundo elemento es el catalizador y, como hemos visto, los respiraderos hidrotermales contienen una gran variedad de compuestos químicos que se forman cuando el agua sobrecalentada reacciona con la corteza terrestre. Estos compuestos, como el sulfuro de hierro de los fumadores negros, serían excelentes catalizadores no sólo para la abiogénesis sino también para las reacciones posteriores necesarias para complicar la vida.
Por último, lo más importante que contienen las fuentes hidrotermales es un importante gradiente de energía. Más concretamente, hay dos factores que intervienen: el primero es el gradiente de temperatura entre el agua caliente y la fría que se mezcla. En segundo lugar, el agua que sale de la mayoría de los respiraderos hidrotermales es muy alcalina debido a las sustancias químicas con las que se mezcla, lo que contrastaría con los océanos primitivos ácidos que crean el gradiente químico. Uno de estos gradientes, aunque lo más probable es que se trate de un desequilibrio químico, podría proporcionar la energía necesaria para iniciar las reacciones para producir los primeros replicadores. Además, las estructuras físicas de los respiraderos son lugares ideales para estas reacciones. La forma de los respiraderos crea una red porosa en la que hay un mayor gradiente entre el agua cálida y alcalina de los respiraderos y el océano frío y ácido. Esto significa que las reacciones químicas pueden tener lugar fácilmente en su superficie.
Lo que hace que los respiraderos hidrotermales sean tan convincentes para la teoría de la abiogénesis no es sólo que podrían proporcionar teóricamente las condiciones para estas reacciones vitales. Pero también que ha sido probado científicamente. De hecho, los científicos han conseguido crear nucleótidos -los componentes básicos del ADN- en respiraderos artificiales que imitan las condiciones de los primeros océanos. Pero esto no demuestra que la vida tuviera este origen, porque los nucleótidos pueden crearse simulando otros escenarios de abiogénesis. Aun así, se encuentran entre los candidatos potenciales más fiables.
La base de la red
Una prueba más de que los respiraderos hidrotermales son una fuente de abiogénesis es la cantidad de vida que vive actualmente en sus proximidades. Durante mucho tiempo se pensó que las redes alimentarias marinas se basaban en el fitoplancton y la luz solar. Sin embargo, estudios recientes sugieren que las fuentes hidrotermales pueden desempeñar un papel igualmente importante en las redes alimentarias marinas. Esto se atribuye a animales como el gusano gigante Riftia pachyptila, que se nutre de algunos respiraderos hidrotermales. Curiosamente, estos organismos no comen nada. En cambio, tienen un órgano especial llamado trofosoma que contiene bacterias capaces de producir energía a partir del azufre de los respiraderos. En una relación simbiótica que es importante no sólo para los gusanos sino para todo el ecosistema de las profundidades marinas, proporcionan a los gusanos la energía producida químicamente. Aunque la vida no se originó en los respiraderos hidrotermales, son esenciales para la continuación de la vida en los océanos actuales.
Otras explicaciones
Por tanto, la vida podría haber surgido en los respiraderos hidrotermales, pero no es la única posibilidad. Existen otras teorías, que ahora comentaremos brevemente. La teoría más antigua es la de la sopa primordial, propuesta en 1924, que sugiere que la vida surgió en cuencas poco profundas de la superficie de la Tierra, ricas en sustancias químicas. Según esta hipótesis, el gradiente de energía que dio lugar a los primeros replicadores fue una intensa radiación ultravioleta provocada por una atmósfera reducida o por un rayo. Esta es una de las pocas teorías que se han probado con éxito en el laboratorio. El principal problema de esta teoría es que la vida debió originarse en un pequeño sistema aislado y evolucionar hasta convertirse en una vida compleja que, probablemente, no tenía suficientes recursos para mantenerse. En cambio, si la vida evolucionó en los océanos, tuvo recursos, tiempo y espacio casi ilimitados para evolucionar.
Las teorías contradictorias también sugieren que los gradientes energéticos extremos no son la causa del origen de la vida, sino reacciones más lentas y estables en un entorno más estable. Se han propuesto dos de estos entornos estables. La primera es una gruesa capa de hielo que se forma durante una edad de hielo. Durante estos períodos, el hielo que rodeaba los océanos de la Tierra tenía varios kilómetros de espesor, creando un entorno permanente y aislado en los océanos bajo la superficie. La segunda teoría afirma que la vida evolucionó lentamente en arcillas ricas en minerales. El principal problema de ambas teorías es que el origen de la vida habría sido por azar y no por un motor específico, lo que es mucho menos probable.
Por último, para los aficionados a la ciencia ficción, está la teoría de la panspermia. Según esta teoría, la vida no se originó en la Tierra, sino que vino de otras partes del universo. Y no, no estoy hablando de extraterrestres y sus amigos que vinieron aquí en sus naves espaciales, sino de organismos unicelulares o simples replicantes que pueden haber aterrizado aquí. La panspermia es la idea de que alguna forma de vida elemental sobrevivió en meteoritos u otros restos procedentes de otro mundo con vida que fue destruido por una colisión o evento catastrófico. Esta idea puede parecerle ridícula, pero tiene mérito y se toma muy en serio en la investigación astrobiológica. El problema básico es que la vida sobrevive a las temperaturas extremas al entrar en nuestra atmósfera y a miles de años en el frío del espacio. Sin embargo, ya hay organismos en la Tierra que pueden sobrevivir a esas condiciones extremas. ¿Quizás seamos realmente extraterrestres que viven en un planeta ajeno, lejos de casa?
El agua en el sistema solar
Así que hay muchas explicaciones plausibles para la abiogénesis, pero supongamos que la vida surgió efectivamente en los respiraderos hidrotermales. ¿Qué significaría esto para la vida extraterrestre en nuestro universo o incluso en nuestro sistema solar? La Tierra no es el único lugar del sistema solar donde hay océanos. El año pasado, los astrónomos descubrieron un lago subglacial en el polo de Marte, lo que sugiere que el planeta estuvo cubierto de océanos similares a los nuestros. Encélado, la luna de Saturno, probablemente tenga un océano subterráneo. Fue descubierto por la sonda Cassini de la NASA en 2005 y desde entonces se ha comprobado que contiene géiseres e incluso pequeñas cantidades de sal, nitrógeno y dióxido de carbono.
De camino a Júpiter, dos de sus lunas, Europa y Ganímedes, contienen agua. Se cree que hay un océano bajo la superficie de Europa que no se congela debido a la gravedad de Júpiter. Según algunas estimaciones, la profundidad del océano puede alcanzar los 100 km, el doble de la profundidad de nuestros océanos. Por otro lado, podría haber un océano subterráneo en Ganímedes, rico en sales, pero situado bajo una capa de hielo de 150 km de espesor. Sin embargo, se sabe menos de estos dos asteroides que de otros más cercanos a nosotros. Otros posibles candidatos son el asteroide Ceres y los gigantes de hielo Neptuno y Urano, que se encuentran en el límite del alcance del Sol. La pregunta es si alguno de estos mundos acuáticos podría albergar vida.
¿Estamos solos?
¿Es posible que los océanos extraterrestres de nuestro sistema solar contengan vida originada en respiraderos hidrotermales? La respuesta es: tal vez, pero probablemente no. En efecto, los respiraderos hidrotermales requieren una fuerte actividad tectónica en el planeta o la luna a la que pertenece el océano. Por desgracia, es probable que ninguno de los posibles candidatos sea lo suficientemente activo como para conseguirlo. La luna de Saturno Encélado tiene géiseres e incluso rastros de vida, lo que podría ser nuestra mejor apuesta. Pero no tiene actividad tectónica, y los géiseres son el resultado de la gravedad de Saturno. Esto no significa que estos océanos no tengan necesariamente vida.
Como habrá notado, la mayoría de las explicaciones alternativas de la abiogénesis están relacionadas con el agua, específicamente con los océanos. Por ejemplo, la teoría de los glaciares, según la cual la vida evolucionó lentamente en un sistema aislado, por casualidad. Tanto Europa como Ganímedes tienen gruesas capas de hielo y océanos potencialmente grandes y aislados, así que esta teoría tiene mérito. Quizá se esté gestando una sopa primordial en los géiseres de Encélado, o incluso la vida esté atrapada en el asteroide Ceres, a la espera de una colisión panspermiana con otro mundo. Además, hay innumerables exoplanetas alrededor de estrellas alienígenas en todo el universo. Uno de ellos probablemente contenga un océano y sea tectónicamente activo al mismo tiempo.
Lo bueno de la abiogénesis es que no importa cómo ocurrió, sino que ocurrió y que fue suficiente para que la vida evolucionara hasta convertirse en algo tan complejo como lo vemos hoy. La vida en la Tierra puede haberse originado en respiraderos hidrotermales, pero eso no significa que no haya una raza alienígena que se haya originado en una sopa primordial o en una arcilla rica en minerales. Quién puede decir que, tras la muerte de los dinosaurios, parte de la vida de la Tierra no se dispersó por el espacio para asentarse en otro lugar. Hubo abiogénesis y luego evolución.
En resumen
La verdad es que es casi imposible decir con certeza si las fuentes hidrotermales son el origen de la abiogénesis. De hecho, hay muchas teorías y es imposible demostrarlas a largo plazo sin saltar en una máquina del tiempo para descubrirlas. Tal vez algún día resolvamos el problema de la abiogénesis, pero, francamente, es asombroso que hayamos evolucionado hasta el punto de poder hacernos esta pregunta. Cuando, como amantes de la ciencia, nos preguntamos de dónde venimos y si estamos solos, es el colmo de lo que significa ser humano. Pero una cosa es cierta: tanto si la vida se originó en las fuentes hidrotermales como si no, son extremadamente interesantes y cruciales para la vida en el mar hoy en día. También nos recuerdan que estamos conectados a los océanos mucho más de lo que creemos.
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