La revista Science publicó este artículo titulado “Self-assembled silica-carbonate structures and detection of ancient microfossils” (Estructuras silicocarbonáticas autoensambladas y detección de fósiles primitivos) junto con un Comentario de Richard Kerr.pdf.
El artículo está firmado por Juan Manuel García-Ruiz del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y Universidad de Granada y por un equipo de la Universidad Nacional de Australia en Canberra liderado por Stephen Hyde y compuesto por Anne M. Carnerup, Andy. G. Christy, Martin J. Van Kranendonk y Nick J. Welham.
El artículo describe la formación de estructuras minerales auto-ensambladas de carbonato de bario y de sílice, su posible formación en las aguas de la Tierra primitiva y las implicaciones en la detección de vida primitiva. Este trabajo abrió a la comunidad científica una discusión fascinante sobre la fiabilidad de los datos sobre la aparición de la vida en la Tierra, sobre qué tipo de vida fue la primera y sobre los criterios corrientemente aceptados para detectar vida en otros planetas.
La principal propuesta de este artículo es que ni la morfología ni la composición química pueden ser utilizados como criterio fiable de biogenicidad en la busqueda de Tierra primitiva.
El experimento y el contexto geológico
Hace algo más de cuatro mil millones de años el agua empezaba a condensarse en la superficie de la Tierra primitiva. La superficie de la Tierra estaba formada por rocas silíceas de origen volcánico y de carácter alcalino. Cuando el agua moja esas rocas, su pH sube hasta hacerse más básico que en las lagunas y mares actuales y disolvía fácilmente la sílice. Cuando el pH bajaba se forma un gel de sílice que posteriormente daba lugar a una roca llamada silex de la que habia enormes cantidades en los tiempos primtivos. La presión de anhídrido carbónico (CO2) es desconocida pero seguramente era mayor de la que tenemos en la actualidad. Cuando el CO2 se mezclaba con el agua, se formaban carbonatos que precipitaban con el calcio y también con el bario, mucho más abundante que en los mares y ríos actuales.
Nuestro experimento es fundamentalmente un remedo de esas condiciones. Mezclamos cloruro de bario con soluciones silicatadas con un pH alrededor de 10. El CO2 atmosférico se transforma en carbonato que precipita con el bario en presencia de especies poliméricas de silicato. El resultado son las espectaculares formas que se muestran con morfologías que son características de los organismos biológicos.
El experimento prosigue seleccionando esas morfologías y colocándolas en un ambiente con compuestos orgánicos simples provenientes de la descomposición de un carbonato ferroso, es decir con compuestos orgánicos que no han sido producidos por organismos vivos. Los compuestos orgánicos se adsorben sobre la sílice. Cuando calentamos ese material a unos 300-350 ºC, se quema produciendo una especie de tostado llamado kerogeno cuyo espectro Raman es idéntico al de las microestructuras encontradas en silex de 3.800 millones de años de antigüedad considerados los fósiles más antiguos y que por lo tanto datan el origen de la vida sobre la Tierra. Nuestro trabajo, pone en duda esa conclusión.
El problema de la detección de vida primitiva
Cuando nos encontramos un fósil de ammonites o de dinosaurio no dudamos de que estemos ante restos de un organismo vivo que existió hace muchos años. No hay mecanismo capaz de hacer esas formas pero sobre todo son estructuras hechas de partes que encajan en un todo que tiene sentido anatómico. Cuando lo que se buscan son las primeras señales de vida sobre la Tierra entonces nos tenemos que enfrentar a pequeñas estructuras microscópicas unicelulares. Los buscadores de esos fósiles primitivos acostumbran a usar como criterio de origen biológico o “biogenicidad” la morfología “típicamente” biológica, la composición orgánica y la naturaleza hueca de esas estructuras de forma que lo que fosiliza sea sólo la pared celular.
Nos han inculcado desde los clásicos griegos la noción de que existe una diferencia entre la morfología del mundo inorgánico y la morfología del mundo biológico. La primera está restringida a las formas frías de los cristales, con caras facetadas, ángulos precisos y rotaciones prohibidas. La segunda, mucho más compleja y caliente, con formas onduladas y espirales. Las morfologías que se producen cuando precipita el carbonato de bario en presencia de sílice, que presentamos en este articulo y en otros anteriores, emulan tan bien las formas de la vida que son obviamente un ejemplo de la falsedad de ese concepto. Por lo tanto, la morfología no puede ser aducida como un criterio inambiguo para identificar la vida primitiva cuando se buscan los fósiles primitivos ni en las rocas más antiguas de la Tierra ni en las rocas de otros planetas.
Las estructuras que precipitan en nuestro experimento o son huecas o se hacen huecas cuando se disuelve el carbonato de bario que las forma, quedando solo la “piel” de silicato que las rodea. Por lo tanto, nuestras estructuras cumplen otro criterio usado comúnmente para identificar la vida primitiva. El tercer criterio, la composición orgánica lo cumple también cuando compuestos orgánicos de origen mineral se adsorben en la sílice y tras un “tostado” a unos 300-350 ºC dan lugar a un “kerogene” con las mismas características que los encontrados en las microestructuras considerados los fósiles más antiguos sobre la tierra
Finalmente, esas microestructuras de la Tierra Arcaica se encuentran siempre en silex y e muchos casos en silex baríticos, que se forman a partir de un gel de sílice. Nuestras estructuras de laboratorio se hacen en soles o geles de sílice en presencia de sales de bario.
Estos resultados tienen una indudable relevancia en el problema fundamental de cuando aparece la vida en la tierra y en la búsqueda e identificación de la vida en otros planetas.