Il ruolo della greenalite nell’evoluzione della vita primitiva
Il ruolo della greenalite nell’evoluzione della vita primitivaRecenti studi hanno evidenziato come la formazione di greenalite negli oceani antichi abbia avuto un ruolo fondamentale nel determinare la disponibilità di alcuni metalli, come il manganese e il molibdeno, essenziali per le prime forme di vita. Questa scoperta, ottenuta ricreando in laboratorio l’acqua marina dell’Archeano, offre nuove prospettive sui processi evolutivi della vita primitiva.
Le condizioni oceaniche durante l’evoluzione della vita
Gli scienziati hanno poche informazioni sulle condizioni dell’oceano quando la vita ha iniziato a evolversi, ma una nuova ricerca pubblicata sulla rivista Nature Geoscience ha rivelato come i processi geologici abbiano controllato quali nutrienti erano disponibili per alimentare il loro sviluppo.
Utilizzo dei nutrienti nelle prime forme di vita
Tutte le forme di vita utilizzano nutrienti come zinco e rame per formare proteine. Le forme di vita più antiche si sono evolute nell’Eone Archeano, tre miliardi e mezzo di anni prima dell’apparizione dei dinosauri. Questi microbi mostravano una preferenza per metalli come il molibdeno e il manganese rispetto ai loro successori più recenti. Si ritiene che questa preferenza rifletta la disponibilità di metalli nell’oceano di quel periodo.
Risultati della ricerca sull’acqua marina antica
Ricercatori dell’Università di Cape Town (UCT) e dell’Università di Oxford hanno ricreato in laboratorio l’acqua marina antica. Hanno scoperto che la greenalite, un minerale comune nelle rocce archeane, si forma rapidamente e rimuove zinco, rame e vanadio nel processo. Mentre la greenalite si formava nei primi oceani, questi metalli sarebbero stati rimossi dall’acqua marina, lasciandola ricca di altri metalli, come manganese, molibdeno e cadmio. Curiosamente, i metalli che prevedono sarebbero stati più abbondanti nell’acqua marina archeana corrispondono a quelli scelti dalle prime forme di vita, spiegando perché fossero favoriti durante l’evoluzione primitiva.
Validazione interdisciplinare
La ricercatrice principale, la Dr.ssa Rosalie Tostevin (all’epoca dell’Università di Oxford, ora Senior Lecturer nel Dipartimento di Scienze Geologiche dell’UCT), ha dichiarato: “Siamo stati molto entusiasti quando abbiamo notato che i nostri risultati corrispondono alle previsioni dei biologi che utilizzano un approccio completamente diverso. È sempre rassicurante quando specialisti di altri campi fanno scoperte simili”.
Sfide nella comprensione dell’acqua marina archeana
Gli scienziati concordano sul fatto che l’acqua marina archeana fosse molto diversa da quella attuale, con più ferro e silice disciolti e poco o nessun ossigeno. Tuttavia, c’è poco accordo su altri aspetti della chimica dell’acqua marina, come la concentrazione di nutrienti.
Esplorazione della formazione di greenalite
Tostevin e il suo collega Imad Ahmed hanno ricreato l’acqua marina archeana all’interno di una speciale camera priva di ossigeno e hanno osservato la formazione di greenalite. Hanno osservato cambiamenti drastici nelle concentrazioni di metalli nell’acqua marina man mano che i minerali si formavano. Hanno utilizzato la spettroscopia di assorbimento di raggi X presso il sincrotrone Diamond Light Source per dimostrare che i metalli entravano nei minerali. Al contrario, altri metalli non erano influenzati da questo processo e rimanevano ad alti livelli nell’acqua marina.
Impatto a lungo termine dell’assorbimento dei metalli
Tostevin ha dichiarato: “Sappiamo che la greenalite era importante sulla Terra primitiva perché la continuiamo a trovare in vecchie rocce, come il minerale di ferro nel Northern Cape, in Sud Africa, e in rocce simili in Australia. Pensiamo che questo possa essere stato uno dei minerali più importanti nell’Archeano. Ma non sappiamo esattamente come si formava la greenalite in natura. Una possibilità è che la greenalite si formasse in profondità nell’oceano presso i condotti idrotermali. Ma avrebbe potuto formarsi anche in acque poco profonde, ovunque ci fosse un piccolo cambiamento di pH”.
Tostevin e Ahmed hanno deciso di condurre i loro esperimenti in entrambi i tipi di condizioni e hanno scoperto che, indipendentemente da come si forma la greenalite, rimuove i metalli in modo simile.
Una questione che preoccupava i ricercatori era se i metalli sarebbero rimasti intrappolati per molto tempo o se sarebbero stati rilasciati di nuovo nell’acqua marina dopo diversi mesi o anni. Per testare ciò, hanno riscaldato i minerali per emulare ciò che accade in natura quando vengono sepolti e subiscono la cristallizzazione. I metalli rimanevano intrappolati nel minerale, suggerendo che si trattava di un deposito permanente di metalli che avrebbe avuto un impatto profondo sull’acqua marina primitiva.
Riferimento: “Micronutrient availability in Precambrian oceans controlled by greenalite formation” di Rosalie Tostevin e Imad A. M. Ahmed, 13 novembre 2023, Nature Geoscience.
DOI: 10.1038/s41561-023-01294-0