Descubren fósiles de bacterias de hace 2.500 millones de años que preceden a la formación de oxígeno en la Tierra

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En algún punto entre la formación de la Tierra y donde nos encontramos hoy, los científicos han demostrado que algunas formas de vida temprana pudieron existir a la perfección sin ningún oxígeno.

Mientras que los investigadores proclaman que la primera mitad de los 4.500 millones de años de vida en nuestro planeta fue un momento importante para el desarrollo y la evolución de las bacterias tempranas, la evidencia de estas formas de vida sigue siendo escasa, incluyendo cómo sobrevivieron en un momento en que los niveles de oxígeno en la atmósfera eran de menos de la milésima parte de un uno por ciento de lo que son hoy.

Recientes investigaciones sobre geología llevados a cabo por la Universidad de Cincinnati (UC), en Estados Unidos presentan nuevas pruebas en bacterias fosilizadas encontradas en dos lugares separados en la Provincia Septentrional del Cabo en Sudáfrica.

“Estas son las bacterias de azufre fósiles más antiguas reportadas hasta la fecha”, dice Andrew Czaja, profesor asistente de geología de UC. “Y este descubrimiento nos está ayudando a revelar la diversidad de vida y ecosistemas que existieron justo antes del Gran Evento de Oxidación, un momento de gran evolución atmosférica”.

Esta imagen en 3 dimensiones muestra la superficie rugosa de un fósil comprimido, originalmente redondo. La capa exterior de las bacterias ha quedado conservada en la forma de un balón de playa desinflado. La imagen fue tomada utilizando microscopía confocal de láser de barrido. Fuente: Andrew Czaja

Estas bacterias que oxidan el azufre, de 2.500 millones de años de antigüedad, son descritas por Czaja como estructuras microscópicas de paredes suaves, de estructura esférica y excepcionalmente grandes, mucho mayores que la mayoría de las bacterias modernas, pero similares a algunos organismos unicelulares modernos que viven hoy en día en aguas ricas en sulfuros, donde incluso ahora casi no hay rastros de oxígeno.

Czaja y sus colegas Nicolas Beukes de la Universidad de Johannesburgo, en Sudáfrica, y Jeffrey Osterhout, estudiante de maestría recientemente graduado del departamento de geología de la Universidad de California, en Estados Unidos, revelan muestras de bacterias que, según la investigación publicada en la revista Geology of Geological Society of America, eran abundantes en las áreas de aguas profundas del océano en un tiempo geológico conocido como la Era Neoarcaica (de 2.8 a 2.5 mil millones de años).

“Estos fósiles representan los organismos más antiguos conocidos que vivían en un ambiente de aguas profundas muy oscuro”, dice Czaja. “Estas bacterias existían hace dos mil millones de años antes de las plantas y árboles, que evolucionaron hace unos 450 millones de años. Descubrimos estos microfósiles conservados en una capa de roca rica en sílice dura llamada chert situada dentro del cráter de Kaapvaal de Sudáfrica.

(Imagen ampliable) Participantes de la excursión para recolectar fósiles cerca de la ciudad de Kuruman en Sudafrica. Imagen: Andrew Czaja

Con una atmósfera de mucho menos de un por ciento de oxígeno, los científicos han presumido que existían cosas que vivían en aguas profundas en el barro, que no necesitaban luz solar ni oxígeno, pero Czaja dice que los expertos no tenían ninguna evidencia directa hasta ahora.

Czaja argumenta que encontrar rocas de esta antigüedad es raro, por lo que la comprensión de los investigadores de la Era Neoarcaica se basan en muestras de sólo un puñado de áreas geográficas, como esta región de Sudáfrica y otra en Australia Occidental.

Según Czaja, a lo largo de los años los científicos han teorizado que Sudáfrica y Australia Occidental formaban parte de un antiguo supercontinente llamado Vaalbara, antes de que un desplazamiento y una subida de placas tectónicas los dividiera durante un cambio importante en la superficie de la Tierra.

(Imagen ampliable) El profesor Andrew Czaja muestra el estrato de roca de donde salió su muestra. Imagen: Aaron Satkoski

Sobre la base de la datación radiométrica y el análisis de isótopos geoquímicos, Czaja caracterizó los fósiles como formados en este supercontinente temprano de Vaalbara en un profundo fondo marino antiguo que contenía sulfato de roca continental. De acuerdo con esta datación, las bacterias fósiles de Czaja también estaban prosperando justo antes de la época en que otras bacterias de aguas poco profundas comenzaron a crear más y más oxígeno como subproducto de la fotosíntesis.

“Nos referimos a este período como el Gran Evento de Oxidación que tuvo lugar hace 2.4 a 2.2 mil millones de años”, dice Czaja.

Reciclado temprano

Los fósiles de Czaja muestran una abundante cantidad de bacterias neoarcáicas viviendo en el sedimento. Sostiene que estas bacterias tempranas estaban ocupadas ingiriendo sulfuro de hidrógeno volcánico (esa molécula conocida por emitir un olor a huevo podrido) y más tarde emitir sulfato, un gas que no tiene olor. Comenta que es el mismo proceso que siguen hoy en día las bacterias modernas al reciclar materia orgánica en descomposición y transformarla en minerales y gases.

(Imagen ampliable) Microestructuras con características consistentes con restos de bacterias cocodiales. Imagen: Andrew Czaja

“El producto de desecho de una [bacteria] era alimento para la otra”, agrega Czaja.

“Aunque no puedo afirmar que estas bacterias tempranas fueran las mismas que tenemos hoy en día, suponemos que pueden haber estado haciendo lo mismo que algunas de nuestras bacterias actuales”, dice Czaja. “Estas bacterias tempranas probablemente consumieran moléculas disueltas en minerales ricos en azufre que provenían de rocas terrestres que se habían erosionado y habían sido llevadas hacia el mar, o de restos volcánicos en el suelo oceánico.

Existe un debate en curso sobre cuándo surgieron las bacterias que oxidan el azufre y cómo encajan en la evolución de la vida en la Tierra, añade Czaja. “Pero estos fósiles nos dicen que las bacterias que oxidan el azufre estaban allí hace 2.520 millones de años, y estaban haciendo algo notable”.

Artículo original publicado por la Universidad de Cincinnati. Revisado y traducido por ¡QFC!

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2017-01-19T15:07:32+00:00