Teoría do mundo de ferro-xofre

A teoría do mundo de ferro-xofre é unha hipótese sobre a orixe da vida enunciada por Günter Wächtershäuser, un químico alemán e avogado especialista en patentes, na que interveñen especies químicas e compostos de ferro e xofre. A súa hipótese propón que as primeiras formas de vida na Terra puideron terse formado na superficie de minerais de sulfuro de ferro. Wächtershäuser propón que unha forma primitiva de metabolismo precedeu á xenética. No seu traballo enténdese por metabolismo un ciclo de reaccións químicas que produce enerxía nunha forma que pode ser aproveitada por outros procesos. A idea é que unha vez que se establece un ciclo metabólico primitivo, este comeza a producir compostos cada vez máis complexos. A idea chave da teoría é que a química primitiva da vida non se desenvolveu nunha disolución en masa nos océanos, senón na superficie de minerais (por exemplo, pirita) próximos a fontes hidrotermais. Tratábase dun ambiente anaeróbico e de alta temperatura (100 °C) e presión. As primeiras "células" terían sido burbullas lipídicas nas superficies minerais. Wächtershäuser elaborou a hipótese de que o ácido acético, unha combinación sinxela de carbono, hidróxeno e osíxeno que se pode encontrar no vinagre, desempeñou un papel esencial. O ácido acético forma parte do ciclo do ácido cítrico que é fundamental para o metabolismo celular.
Algunhas das ideas fundamentais da teoría do mundo de ferro-xofre pódense resumir na seguinte receita breve para crear vida: Ferver auga. Axitala engadindo sulfuros de ferro e níquel. Burbullear a través dela gas de monóxido de carbono e sulfuro de hidróxeno. Esperar a que se formen os péptidos.
En termos máis técnicos, Wächtershäuser planteou os seguintes pasos para a aparición das proteínas: Produción de ácido acético por medio de catálises por ións metálicos.
Engadir carbono á molécula de ácido acético para producir ácido pirúvico (fórmase un composto de tres carbonos).
Engádese amonio para formar aminoácidos.
Orixínanse péptidos e máis tarde proteínas.
Tanto o ácido acético coma o pirúvico son substratos chaves do ciclo do ácido cítrico.
En 1997, Wächtershäuser e Claudia Huber mesturaron monóxido de carbono, sulfuro de hidróxeno e partículas de sulfuro de níquel a 100 °C e demostraron que se podían formar aminoácidos. Ao ano seguinte, utilizando os mesmos ingredientes conseguiron producir péptidos. Sistemas protoecolóxicos
Este modelo sitúa o "último antepasado común universal" LUCA no interior dunha fumarola ou cheminea negra hidrotermal en lugar de asumir a existencia dunha forma de LUCA de vida libre. As primeiras protocélulas orixinaríanse dentro das chemineas negras en "microcavernas" cubertas por finas membranas con paredes de sulfuros metálicos. O último paso evolutivo sería a síntese dunha membrana lipídica que finalmente permitiría a ese organismo abandonar o sistema de microcavernas dentro das chemineas negras e comezar a súa vida independente. Este postulado da adquisición serodia dos lípidos é consistente coa presenza de tipos de membrana completamente diferentes nas archaea e eubacterias (ademais de eucariotas cunha fisioloxía celular moi similar en todas as formas de vida e noutros moitos aspectos).
Nun mundo abiótico, asociaríase unha termoclina de temperaturas e unha quimioclina de concentracións coa síntese prebiótica de moléculas orgánicas, máis quentes na proximidade da fumarola rica en compostos químicos e máis fría, pero tamén con menos riqueza, a maiores distancias. A migración dos compostos sintetizados de áreas de maior a menor concentración sinala unha direccionalidade que proporciona tanto unha fonte coma un sumidoiro nun modo autoorganizado, permitindo procesos protometabólicos nos que tanto a produción de ácido acético coma a súa posible oxidación se poden organizar espacialmente.
Neste sentido, moitas das reaccións individuais que se encontran actualmente na glicólise poderíanse ter encontrado orixinalmente fóra de calquera membrana celular en desenvolvemento, onde o ecosistema da fumarola é o equivalente funcional dunha soa célula. As comunidades químicas que tiveran maior integridade estrutural e resistencia ás condicións flutuantes e de cambio violento eran seleccionadas positivamente. O seu éxito orixinaría zonas locais de esgotamento de reactivos precursores importantes. A incorporación progresiva destes compoñentes precursones a unha membrana celular incrementaría gradulamente a complexidade metabólica no interior desta membrana celular á vez que levaría a unha maior simplicidade ambiental no ambiente externo. Produciríase finalmente unha reacción en cadea explosiva que levaría rapidamente ao desenvolvemento de conxuntos catalíticos complexos con capacidade de manterse autonomamente.
Russell engade un factor significativo a estas ideas salientando que a mackinawita (un mineral de sulfuro de ferro) semipermeable e as membranas de silicatos poderían formarse naturalmente baixo estas condicións e poderíanse separar as reaccións ligadas electroquimicamente no espazo, ou quizais tamén no tempo.
Malia isto, non está claro se o mecanismo proposto para a vida abioxénica podería realmente funcionar ou se así é como comezou a vida.