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Nov 15, 2023

Scoperta un'antica fonte di ossigeno per la vita nascosta nelle profondità della crosta terrestre

By Newcastle UniversityAugust 8, 2022 Researchers have uncovered a source of

Di Newcastle University8 agosto 2022

I ricercatori hanno scoperto una fonte di ossigeno che potrebbe aver influenzato l’evoluzione della vita prima dell’avvento della fotosintesi.

Scientists at Newcastle University have discovered a source of oxygen deep in the Earth's crust that may have influenced the evolution of life before the advent of photosynthesisPhotosynthesis is how plants and some microorganisms use sunlight to synthesize carbohydrates from carbon dioxide and water." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">fotosintesi.

The pioneering research project uncovered a mechanism that can generate hydrogen peroxide from rocks during the movement of geological faults. The study was led by Newcastle University's School of Natural and Environmental Sciences and published today (August 8) in the journal Nature Communications<em>Nature Communications</em> is a peer-reviewed, open-access, multidisciplinary, scientific journal published by Nature Portfolio. It covers the natural sciences, including physics, biology, chemistry, medicine, and earth sciences. It began publishing in 2010 and has editorial offices in London, Berlin, New York City, and Shanghai. " data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Comunicazioni sulla natura.

Sebbene il perossido di idrogeno in alte concentrazioni possa essere dannoso per la vita, può anche fornire un’utile fonte di ossigeno ai microbi. Questa ulteriore fonte di ossigeno potrebbe aver influenzato l’evoluzione iniziale, e forse anche l’origine, della vita negli ambienti caldi della Terra primordiale prima dell’evoluzione della fotosintesi.

I ricercatori sono stati in grado di simulare alcune delle condizioni chiave della fratturazione delle rocce nel sottosuolo utilizzando fiale in laboratorio. Le rocce rappresentative della crosta oceanica e continentale sono state frantumate sotto azoto, aggiunte ad acqua priva di ossigeno, quindi riscaldate. Credito: Jon Telling / Jordan Stone / Università di Newcastle

Nelle regioni tettonicamente attive, il movimento della crosta terrestre non solo genera terremoti ma crivella anche il sottosuolo di crepe e fratture. Questi sono rivestiti con superfici rocciose altamente reattive contenenti molte imperfezioni o difetti. L'acqua può quindi filtrare e reagire con questi difetti sulla roccia appena fratturata.

Lo studente del Master Jordan Stone ha simulato queste condizioni in laboratorio frantumando granito, basalto e peridotite, tipi di roccia che sarebbero stati presenti nella crosta terrestre primordiale. Questi sono stati poi aggiunti all'acqua a temperature variabili in condizioni prive di ossigeno ben controllate.

La ricerca indaga una fonte di ossigeno reattivo associata a faglie geologiche; una potenziale fonte di ossigeno prima che i cianobatteri ossigenino l'atmosfera terrestre. Questo ossigeno reattivo potrebbe aver avuto un ruolo nell’evoluzione della vita da un mondo privo di ossigeno a uno ossigenato e ha contribuito alla chimica prebiotica nelle fratture del sottosuolo prima dell’origine della vita. Credito: Jon Telling / Jordan Stone / Università di Newcastle

Gli esperimenti hanno rivelato che quantità sostanziali di perossido di idrogeno – e di conseguenza, potenzialmente ossigeno – venivano generate solo a temperature vicine al punto di ebollizione dell’acqua. È importante sottolineare che la temperatura di formazione del perossido di idrogeno si sovrappone agli intervalli di crescita di alcuni dei microbi più amanti del calore sulla Terra chiamati ipertermofili, compresi i microbi evolutivi antichi che utilizzano ossigeno vicino alla radice dell’Albero Universale della Vita.

L'autore principale Jordan Stone, che ha condotto questa ricerca come parte del suo Master di Ricerca in Geoscienze Ambientali, ha dichiarato: "Mentre ricerche precedenti hanno suggerito che piccole quantità di perossido di idrogeno e altri ossidanti possono formarsi mediante stress o frantumazione delle rocce in assenza di ossigeno, questo è il primo studio a dimostrare l’importanza vitale delle temperature calde nel massimizzare la produzione di perossido di idrogeno”.