Buscando señales de vida en rocas lavadas con ácido

Buscando señales de vida en rocas lavadas con ácido

Por :Liberto Brun Compte

A menudo nos llegan unas pistas extraordinarias para la historia de la evolución biológica a partir de algo tan mundano como son las rocas.

Para entender mejor la conexión entre la vida y la geología – y como una afecta a la otra – se están desarrollando nuevos métodos de laboratorio para extraer toda la información que contienen las rocas ancestrales.

Una pionera de este método es la Dra. Frances Westall, paleobióloga del Instituto Lunar y Planetario y miembro del Instituto de Astrobiología de la NASA. Ella y sus colegas están utilizando vapor ácido para aislar los residuos de formas microbiales extremadamente pequeñas. Estos fósiles, enterrados dentro de estructuras fósiles sedimentarias conocidas como estromatolitos, estuvieron en alguna ocasión fuera del alcance de la investigación científica. Pero al ser lavados con ácido, estos fósiles resultaron ser más duros que la roca que los rodeaba.

Como se describe recientemente en la revista Precambrian Research, la técnica utilizada por Westall y sus colegas consiste en desgastar delicadamente la roca con vapores de ácido fluorhídrico. La roca se desvanece para mostrar microscópicas estructuras cristalinas que se parecen a salchichas, esferas con paredes celulares arrugadas y grupos de bacterias – signo revelador de la biología antepasada.

Los estromatolitos modernos se crean a partir de capas de sedimentos alternos y cianobacterias – un tipo de bacteria que fotosintetiza, expulsando oxígeno durante el proceso. Para formar un estromatolito, las capas de cianobacterias fotosintetizan, crecen y se reproducen, creando un tapete viscoso que atrapa trazas de arcilla, piedra, arena, lodo y restos orgánicos. A medida que este sedimento se acumula y bloquea el paso de la luz solar, los microbios emigran hacia arriba para formar una nueva capa viviente.

La capa antigua se convertirá gradualmente en piedra – si es un sedimento y la humedad atrapada en su interior se evapora rápidamente. En tanto las bacterias continúen viviendo, reproduciendo y creciendo por encima de las poblaciones anteriores, las capas en la roca seguirán aumentando.

Sin embargo, los estromatolitos antiguos, se formaron de una manera ligeramente diferente que las estructuras modernas.

“Los más antiguos estromatolitos se formaron por fotosintetización de bacterias filamentosas, que no producían oxígeno,” dice Westall.

“Los estromatolitos ancestrales, de hecho, eran una mezcla de capas de alfombras microbiales recubiertas con capas de minerales precipitados – los cuales a su vez estaban cubiertos por más capas de alfombras microbiales y así sucesivamente,” dice Westall. “El proceso de atrapado de desechos no era una forma de crecimiento de los estromatolitos ancestrales – la precipitación de minerales en las alfombras microbiales era mas importante para el crecimiento y la fosilización.”

Al paso del tiempo, los minerales reemplazaron gradualmente las estructuras de los organismos. Eventualmente los minerales formaron el cuarzo, pero la estructura cristalina del cuarzo orgánico enlazado es diferente de los cristales que se forman en las rocas de sus alrededores que no tienen la presencia de material orgánico.

“Cuando el ácido deslava el cuarzo puro que rodea a los fósiles,” dice Westall, “los fósiles sobresalen porque el cuarzo que los reemplaza esta – sucio – y tiene una estructura ligeramente diferente del cuarzo que los rodea.”

Han existido algunas dudas respecto de si los estromatolitos arcaicos fueron realmente edificados por bacterias, ya que previamente no se habían observado fósiles dentro de ellos.

Sin embargo, usando conjuntamente el proceso del vapor de ácido, con imágenes de alta resolución y análisis microscópico de secciones muy delgadas y astillas de rocas, nos ha revelado lo que los escépticos decían que faltaba: formas de vida microscópica más pequeñas que las cianobacterias.

Haciendo limpieza después de 3.500 millones de años de negligencia.

Estudiar los fósiles ancestrales es un proceso de muchos pasos, dice Westall. Se examina la muestra de roca para buscar evidencias de vida, como pueden ser los tapetes microbiales en estratos muy finos, ondulados o alomados. Si esta evidencia está presente, entonces se rebana la muestra en secciones más pequeñas y se utiliza un microscopio para buscar estructuras biológicas mayores, tales como bacterias filamentosas.

El paso final utiliza vapor de ácido para grabar las secciones delgadas y las astillas de roca. Este les permite a los científicos buscar estructuras más pequeñas que no son fácilmente visibles en las secciones delgadas.

El método del vapor ácido hace posible identificar muchas más clases de organismos de los que se podían investigar anteriormente. Westall cree que sus investigaciones contribuirán a la construcción de una base de datos para entender la diversidad de la evolución microbial primaria en la Tierra.

En un sentido más amplio, Westall trata de desenredar la conexión entre la geología y la vida. Dice que sus metas son las de entender el contexto geológico en el cual se desarrolló la vida temprana y entender la distribución de la misma dentro de una diversidad de medios ambientales.

“Básicamente,” dice Westall, “la vida primaria se comportó extremadamente bien dentro de las condiciones ambientales extremas que existían en la Tierra, tales como falta de oxígeno en la atmósfera, alta radiación ultravioleta, posibles temperaturas ambientales mucho más elevadas, gran actividad volcánica, y más. Pero esas condiciones “extremas”, lo son únicamente bajo los estándares modernos. Eran normales para los estándares de la Tierra primaria, Marte, Europa o hasta para Venus.

“Cuando la Tierra comience a morir y las condiciones se vuelvan – extremas – nuevamente, significando más calor, situaciones de tipo desértico por la expansión del sol antes de que explote, las bacterias estarán ahí hasta el mismo amargo final.”

Más aún, argumenta Westall, “las condiciones extremas en otros planetas no serán un impedimento para la vida.” “Que es por lo que estoy interesada en tratar de entender la evolución geológica marciana, con vistas a determinar los posibles medio ambientes para la vida en Marte,” dice ella.

¿Después qué?

Westall esta preocupada respecto al problema en identificar mal los microfósiles.

“Me encuentro trabajando con algunos colegas en la esperanza de establecer alguna técnica bioquímica para determinar si aún hay alguna señal de productos de degradación de microbios en las rocas muy primarias de Sur África y Australia,” nos dice.

“Pero la búsqueda de vida ancestral y su distribución es un proceso laborioso y muy lento que requiere de muchos exámenes metódicos de las antiquísimas rocas,” agrega. “Tomará años antes de que podamos figurarnos como era la vida en la Tierra en aquél entonces.”

La investigación de la Dra. Westall involucra la colaboración de muchos compañeros en el Instituto Lunar y Planetario sobre temas marcianos, al igual que sobre formación temprana de la Tierra. Otros colaboradores son: Maud Walsh de la Universidad del Estado de Louisiana, en microfósiles arqueanos primarios; Bruce Jakosky, Universidad de Boulder Colorado, en Marte primario; David Beamer, Universidad de California Santa Cruz, en películas y moléculas prebióticas; Andre Brack, Orleáns, Francia, en moléculas prebióticas; Andrew Steel y Jan Toporski, Universidad de Porstmouth, UK, sobre ToF-SIMS análisis de orgánicos, contaminación de meteoritos marcianos y bacterias fósiles; Wouter Nijman y Sjoukje de Vries, Universidad de Utrecht, Holanda, sobre geología primaria de la Tierra; Maartin de Wit, Universidad de Ciudad del Cabo, Sur África, sobre geología primaria y Martin van Kranendonk, Geological Survey of Western Australia, sobre geología primaria en la Tierra.