Un nou studiu ilustrează o altfel de imagine a vieţii de pe Terra de acum 3,5 miliarde de ani

În prezent, cele mai vechi dovezi ale vieţii microbiene de pe Pământ vin sub forma izotopilor stabili. Elementele chimice din tabelul periodic sunt definite de numărul de protoni din nucleu. Spre exemplu, atomii de hidrogen au un proton, heliul are doi, iar carbonul şase. Alături de protoni, nucleul mai conţine de obicei şi neutroni, care au o masă apropiată de cea a protonilor, dar nu au sarcină electrică. Atomii care conţin acelaşi număr de protoni, dar un număr variabil de neutroni sunt cunoscuţi drept izotopi. Deşi mulţi izotopi sunt radioactivi, deci se dezintegrează în alte elemente, unii nu trec prin astfel de transformări, fiind cunoscuţi ca izotopi stabili. Spre exemplu, izotopii stabili ai carbonului sunt carbon 12 (12C), cu 6 protoni şi 6 neutroni şi carbon 13 (13C), cu 6 protoni şi 7 neutroni, scrie Phys.

Toate organismele, inclusiv oamenii, se hrănesc şi elimină alte substanţe. De obicei, microbii consumă compuşi simpli disponibili în mediul înconjurător. Spre exemplu, asimilează CO2, reprezentând o sursă de carbon pentru a-şi construi celulele. Dioxidul de carbon întâlnit mai mult în natură are 12C, CO2 sub această formă fiind o moleculă mai uşoară decât dioxidul de carbon cu izotopul 13C. De aceea, microbii vor conţine mai mult 12C, fiind semnătura lor izotopică ce poate fi măsurată. Această compoziţie izotopică sau „semnătură” a acestor procese poate fi specifică unor microbi care o produc.

În afară de carbon, există şi alte elemente chimice esenţiale pentru organisme. Spre exemplu, sulful, cu 16 protoni, are trei izotopi stabili: 32S (cu 16 neutroni), 33S (cu 17 neutroni) şi 34S (cu 18 neutroni). Tiparele de izotopi lăsate în urmă de microbi înregistrează istoria metabolismului biologic bazat pe compuşii cu sulf de acum 3,5 miliarde de ani.

Noua metodă revoluţionară pentru căutarea urmelor începutului vieţii

Acest nou studiu scoate la iveală un pas important în metabolismul microbilor care are la bază compuşii cu sulf, clarificând care stări celulare duc la anumite tipuri de fracţionare a izotopilor de sulf. Acest lucru le permite oamenilor de ştiinţă să creeze o legătură între metabolism şi izotopi: prin cunoaşterea modului în care metabolismul schimbă raporturile de izotopi, savanţii pot prezice semnătura izotopică a organismelor lăsate în urmă.

Cercetarea oferă unele dintre primele informaţii cu privire la cât de robustă era metabolizarea organismelor arhaice. Metabolismul microbian al sulfaţilor este înregistrat în raporturile de izotopi înregistrate acum mai bine de 3 miliarde de ani, care sunt în concordanţă cu predicţiile studiului, care sugerează că viaţa era înfloritoare în oceane. Noua lucrare duce la apariţia unui nou domeniu de cercetare, pe care Shawn McGlynn, unul dintre conducătorii studiului, l-a numit „anzimologie evoluţionară şi izotopică”. Folosind acest tip de date, savanţii pot trece şi la alte elemente, precum carbonul şi azotul, legând şi mai mult înregistrările geochimice de metabolism şi ecologie prin înţelegerea evoluţiei enzimelor şi a istoriei Terrei.