Un studiu recent publicat în Nature Communications dezvăluie că molibdenul, un metal extrem de rar în oceanele Pământului de acum trei miliarde de ani, a fost un factor biochimic esențial pentru supraviețuirea formelor de viață primitivă.
Înțelegerea modului în care primii microbi au exploatat acest metal în condiții extreme nu doar că rezolvă un paradox al evoluției pe Terra, dar oferă și un nou model teoretic pentru căutarea vieții pe planete extraterestre.
Acum 3 miliarde de ani, oceanele noastre erau practic goale de metale. Dar, într-un fel cu totul bizar, viața microscopică a găsit o cale de a evolua, și a făcut-o folosindu-se tocmai de Element chimic (metal de tranziție) rar și extrem de dur. În biologie, este un oligoelement vital, funcționând ca un „motor” în interiorul enzimelor pentru a procesa carbonul, azotul și sulful.. Oamenii de știință au descoperit că acest metal, incredibil de greu de găsit pe atunci, a devenit absolut esențial pentru primele organisme ale planetei.
Descoperirea, detaliată într-un studiu fascinant publicat în jurnalul științific Nature Communications, deschide o nouă fereastră către tacticile biochimice de supraviețuire care ar fi putut alimenta primii locuitori ai Terrei. Mai mult, ridică o întrebare uriașă: dacă microbii antici au putut prospera cu resurse atât de limitate, ce alte elemente neașteptate ar putea susține viața pe lumi extraterestre?
Când a început, de fapt, viața să folosească molibdenul?
În prezent, nu putem subestima importanța molibdenului. Metalul stă confortabil în centrul catalitic al enzimelor care conduc reacții biochimice majore – în special cele care fac să funcționeze ciclurile carbonului, azotului și sulfului.
După cum explică Betül Kaçar, autoarea principală a studiului și șefa Laboratorului Kaçar de la Universitatea din Wisconsin-Madison:
„A întreba când a început viața să folosească molibdenul înseamnă, de fapt, a întreba când au devenit posibile unele dintre cele mai importante strategii metabolice.”
Simplu spus, fără acest metal, reacțiile vitale din celulele vii s-ar desfășura mult prea lent pentru a susține viața așa cum o cunoaștem.
Ani de zile, astrobiologii și-au bătut capul cu un paradox: când a început viața să utilizeze molibdenul, din moment ce era atât de rar pe Pământul primitiv? Vechile teorii sugerau că formele de viață incipiente s-ar fi bazat mai degrabă pe tungsten, cel puțin până când molibdenul a devenit mai abundent. Surpriză, însă: noua cercetare arată că atât sistemele enzimatice care utilizează molibdenul, cât și cele care utilizează tungstenul datează încă din Eră geologică timpurie a Pământului (acum aprox. 4 – 2,5 miliarde de ani), caracterizată printr-o atmosferă complet lipsită de oxigen, oceane acide, vulcani activi și apariția primelor bacterii..
„Cercetarea noastră arată că viața primitivă a funcționat probabil cu ambele metale, în loc să urmeze o poveste de tipul «mai întâi tungsten, apoi molibden»”, adaugă ea.
Mai exact, datarea moleculară a studiului plasează utilizarea molibdenului în perioada Eoarhean până la Mesoarhean (o eră geologică marcată de lipsa oxigenului liber și o activitate vulcanică intensă, de acum aproximativ 3,7 până la 3,1 miliarde de ani). Asta înseamnă că s-a întâmplat mult mai devreme decât se credea, dovedind că molibdenul a fost o componentă integrantă a vieții primitive, nu o adăugire apărută târziu, după Marele Eveniment de Oxidare.
Rolul izvoarelor hidrotermale în susținerea vieții primitive
Dar cum au găsit și utilizat acești microbi străvechi molibdenul atunci când acesta era aproape imposibil de procurat? Răspunsul ne duce în unele dintre cele mai extreme medii de pe Pământ. După cum menționează Phys.org, izvoarele hidrotermale de pe fundul oceanului furnizau metale în cantități infime – inclusiv fier, zinc, cupru, nichel, mangan, vanadiu, molibden, cobalt și tungsten. Aceste coșuri fumegânde din abis, care funcționează și în zilele noastre, ar fi putut servi drept depozite de aprovizionare cruciale pentru viața microbiană străveche.
O cercetare anterioară din 2024 a MUSE ICAR (un consorțiu interdisciplinar al NASA dedicat cercetării astrobiologice de la UW-Madison) a identificat aceste nișe specifice unde viața primitivă ar fi putut găsi rezerve de molibden și alte metale rare. Practic, aceste sisteme localizate au creat „oaze” de abundență chimică într-o lume globală altfel săracă în metale. După cum notează Kaçar:
„Chiar dacă apa de mare din Arhean conținea, în general, puțin molibden dizolvat, sistemele localizate, precum izvoarele hidrotermale, ar fi putut totuși să furnizeze cantități utilizabile de molibden și alte metale.”
Partea cu adevărat intrigantă este că raritatea molibdenului nu i-a diminuat absolut deloc atractivitatea pentru organismele primitive. Dimpotrivă, proprietățile catalitice unice ale metalului au făcut ca efortul de a-l obține să merite din plin. Kaçar explică această selectivitate:
„Molibdenul ar fi putut merita să fie «ales» deoarece permite cataliza pe o gamă largă de substraturi și Reacții chimice de oxido-reducere (transfer de electroni între molecule). Simplu spus, reprezintă mecanismul chimic fundamental prin care microbii și celulele „extrag” energie pentru a supraviețui. Cu alte cuvinte, raritatea nu a făcut ca molibdenul să fie neimportant; avantajele sale catalitice ar fi putut face să merite dezvoltarea unor modalități de a-l obține și utiliza.”
Cum schimbă această descoperire căutarea vieții extraterestre?
Prin demonstrarea modului ingenios în care viața primitivă a funcționat cu resurse limitate și a făcut alegeri strategice cu privire la metalele pe care să le exploateze, acest studiu remodelează complet modul în care oamenii de știință ar trebui să abordeze căutarea vieții extraterestre. Dacă folosim doar o listă strictă de verificare a „condițiilor similare celor de pe Pământ”, s-ar putea să omitem mult mai mult decât am putea găsi.
Kaçar articulează această viziune mai largă asupra astrobiologiei:
„Studiul nostru ICAR al NASA arată că cartografierea istoriei evolutive a elementelor bioesențiale de pe Pământ ne poate ajuta să prezicem ce ar putea folosi viața pe alte lumi și că inventarele abiotice diferite ar putea duce la alegeri diferite de elemente biologice.”
Această perspectivă este o sabie cu două tăișuri. Pe o planetă îndepărtată cu o istorie diferită a oxigenării sau cu un set diferit de metale disponibile, viața ar putea face alegeri biochimice complet diferite față de cele de pe Terra. Această reorientare a căutării se extinde și la metodologie. În loc să presupună automat că viața trebuie să urmeze fidel modelul Pământului, astrobiologii trebuie să adopte un cadru mult mai flexibil.
„Detectarea vieții ar trebui să țină cont de metale, de redox și de evoluție. Nu ar trebui să căutăm doar «viață similară celei de pe Pământ în prezent», ci strategii biochimice care ar avea sens pe o planetă cu o istorie diferită a oxigenării și a disponibilității metalelor”, concluzionează Kaçar.
Așadar, paradoxul molibdenului demonstrează că viața primitivă nu a depins de abundența resurselor, ci de eficiența adaptării, oferind astrobiologiei o lecție vitală pentru viitoarele misiuni de explorare spațială.
Ce s-a mai descoperit în Știință?
Cercetătorii au descoperit sute de „aminoacizi extratereștri” care nu au mai fost observați până acum pe Pământ
O nouă metodă transformă combustibilul preferat al cancerului într-o slăbiciune mortală pentru acesta
O cauză ascunsă a îmbătrânirii s-ar putea răspândi din adâncul oaselor
Unicul participant la propriul studiu, un profesor a ajuns la o vârstă biologică cu peste 15 ani sub cea reală
