Astroseti.org

Astrobiólogas estadounidenses descubren que hubo microbios que se adaptaron a vivir con oxígeno hace 2.720 millones de años, al menos 300 millones de años antes de que aumentara la concentración de O₂ en la atmósfera.

Aprendiendo a vivir con oxígeno en la Tierra primitiva

Washington, D.C. Dos científicas de la Carnegie Institution y la Penn State University (ver foto dcha.) han descubierto evidencias que indican que hubo microbios que se adaptaron a vivir con oxígeno hace 2.720 millones de años, al menos 300 millones de años antes de que aumentara la concentración de oxígeno en la atmósfera. Este hallazgo es la primera prueba concreta que apoya la hipótesis, mantenida desde hace mucho tiempo, de que en ese tiempo el oxígeno estaba siendo tanto producido como consumido y que la aparición de una atmósfera rica en oxígeno fue algo que ocurrió a largo plazo. Los resultados se han publicado en la edición electrónica de la revista Proceedings of the National Academy of Science de la semana del 16 de octubre.

En general, se acepta que hasta hace 2.400 millones de años la atmósfera terrestre no tenía prácticamente oxígeno. Sin embargo, cuál fue el momento exacto y en qué manera la fotosíntesis apareció, para convertirse en el proceso productor de oxígeno por excelencia y llenar la atmósfera con el gas del que actualmente depende la mayoría de la vida en la Tierra, es un tema sobre el que se ha debatido mucho. Plantas, algas y cianobacterias (algas verde-azules) emiten oxígeno como un producto de desecho de la fotosíntesis, un proceso mediante el cual ciertos azúcares, esenciales para la nutrición, son fabricados a partir de luz, agua y dióxido de carbono.

‘Las evidencias que hemos presentado sugieren que, hace unos 2.700 millones de años, la Tierra estaba posiblemente salpicada de pequeños “oasis” de microbios fotosintéticos, productores de oxígeno, que vivían en aguas poco profundas’, afirma Jennifer Eigenbrode, del Laboratorio de Geofísica de la Carnegie Institution y primera autora del artículo, que recopiló los datos cuando estaba haciendo la tesis doctoral en la Penn State University. ‘Con el tiempo, aquellos oasis se expandieron y, eventualmente, enriquecieron la atmósfera con oxígeno. Nuestros datos son un registro de esa transición’.

Las científicas se basan en el análisis de los cambios en la proporción de isótopos de carbono presentes en el material fosilizado de una sección de roca de 150 millones de años de antigüedad. La roca está situada en la provincia de Hamersley, en Australia occidental, e incluye sedimentos formados tanto en aguas someras como profundas de finales del Arcaico, el periodo geológico comprendido entre hace 3.800 y 2.500 millones de años. El carbono es un elemento esencial para la vida y, como cualquier elemento químico, puede existir en varias formas atómicas o isótopos. Las proporciones relativas de los isótopos de carbono en la materia orgánica dependen de las reacciones químicas que ocurren a medida que el carbono recorre su camino a través del metabolismo de un organismo. En la naturaleza hay dos isótopos estables del carbono, el carbono-12 (C¹²) y el carbono-13 (C¹³), que se diferencian sólo en el numero de neutrones del núcleo. Con diferencia, el isótopo más abundante es el más ligero, C¹². Alrededor del 1% es C¹³, la variante más pesada, con un neutrón adicional, que es la clave para entender lo que hacen los organismos fotosintéticos.

‘Los microbios fotosintéticos evolucionaron en aguas poco profundas, donde la luz sobraba’, explica Eigenbrode. ‘Usaban luz y CO2 para producir sus nutrientes, como hacen las cianobacterias en el presente. Tomaban C¹² y C¹³, que pasaban a formar parte constitutiva de los mismos microbios. El resultado de esos procesos está recogido en las rocas que contienen sus restos, para que nosotros los encontremos miles de millones de años más tarde. Los organismos han dejado como recuerdo diferentes mezclas de C¹² y C¹³, dependiendo de qué es lo que tomaron del ambiente que les rodeaba y de cómo lo metabolizaron. Cambios en esas huellas químicas revelan que hubo variaciones en la manera en la que los organismos conseguían la energía y los nutrientes’.

En el Arcaico, los microbios que no podían vivir con oxígeno (organismos anaerobios) acabaron acumulando pequeñas cantidades de C¹³. A medida que el oxígeno se hizo disponible en las aguas poco profundas, debido a la actividad fotosintética, los organismos anaerobios fueron desplazados por aquellos microbios que se habían adaptado al oxígeno. Como resultado, la cantidad de C¹³ aumentó, primero en las aguas someras y después en las profundas. Los cambios en la mezcla de isótopos de carbono en estas rocas del periodo Arcaico tardío indican que los microbios estaban aprendiendo a vivir con oxígeno, mucho antes de que en la atmósfera se empezaran a acumular cantidades detectables del mismo.

***********************************************
Esta investigación ha sido financiada con fondos de la NSF concedidos a Katherine H. Freeman, del Departamento de Geociencias de la Penn State University, y por el Instituto de Astrobiología de la NASA, a través de sus equipos en la Carnegie Institution y la Penn State University.

La Carnegie Institution de Washington (www.CarnegieInstitution.org) ha sido una fuerza pionera de la investigación básica desde 1902. Es una organización privada, sin ánimo de lucro, con seis departamentos de investigación repartidos en U.S. Los científicos de la Carnegie Institution son líderes en biología de plantas, biología del desarrollo, astronomía, ciencia de materiales, ecología global y ciencias planetarias.

El Instituto de Astrobiología de la NASA (NAI) es una organización nacional distribuida, dedicada a la investigación y la formación, que explora cuestiones relacionadas con el origen, la evolución, la distribución y el futuro de la vida en el Universo. El instituto está compuesto por 16 equipos que incluyen más de 500 científicos, educadores y estudiantes. Se extiende a lo largo de U.S., desde Hawaii a Massachusetts.

Para mas información, contactar Jennifer Eigenbrode ([email protected]), o Marilyn Fogel ([email protected])

---

Fuente noticia: Carnegie Institution

Traducido por Manuel J. Gómez para