Basado en un informe de la Universidad de Washington , St. Louis
El árbol genealógico de las bacterias puede estar frente a algunos cambios debido al reciente trabajo de un biólogo evolucionista en la Universidad de Washington en St. Louis. Y eso puede cambiar nuestra comprensión de cuando las bacterias y el oxígeno primigenio aparecieron en la tierra. Carrine Blank, Ph.D., profesor asistente de ciencias terráqueas y planetarias en Artes y Ciencias, ha encontrado que las fechas actualmente aceptadas para el surgimiento de las bacterias que producen oxígeno y las bacterias que producen azufre en la primera tierra no están en lo correcto. Ella cree que estas bacterias aparecieron en la Tierra mucho más tarde de lo que ahora se cree. Establece un nuevo armazón de nuevas hipótesis para ser probadas, dice de los nuevos descubrimientos.
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Los descubrimientos de Blank aparecen en la publicación de febrero del 2004 de Geobiology.
Como bióloga evolucionista, Blank dijo que ella está, ‘realmente interesada en la visión de la tierra y los microorganismos y cómo se asocian. Usa elementos de biología y geología para entender cómo la tierra y sus habitantes co-evolucionan.
Se sabe que los organismos más antiguos de la tierra fueron termofílicos, o capaces de vivir en ambientes calientes. Estos organismos ocupados en el metabolismo quimiotrófico - convirtieron sustancias inorgánicas, tal como el azufre y el carbono, en energía para vivir. Este proceso es parecido a cómo usamos la comida, el agua, y el oxígeno para generar energía.
Los predecesores de las bacterias modernas difieren en mucho más que la edad. La era Arcaica, la cual registra la primeros billones de años de la historia geológica de la Tierra, acabaron hace 2.5 billones de años atrás. Estaba en este punto en que la biosfera de la tierra debió de haber cambiado y la temperatura atmosférica alcanzó 72º centígrados. Ésta es la temperatura máxima en la cual la fotosíntesis puede tener lugar. Cerca del fin de esta era, en torno a 2.7 a 2.9 billones años atrás, de acuerdo con Blank, los estromatolitos, organismos del grupo Bacteria que usan la fotosíntesis para crear energía sin producir oxígeno, aparecieron primero.
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El acercamiento de Blank es entender a los organismos determinando qué materiales metabolizaron. Usando análisis genético, miró los anteriores antecedentes de la roca para determinar cuándo las primeras cantidades considerables de oxígeno y azufre aparecieron en la tierra. Mientras trazó un mapa de la evolución de varias bacterias, Blank cree que el fechado del surgimiento de las cianobacterias (la bacteria que usa la luz, el agua, y el dióxido de carbono para producir oxígeno y biomasa) es más crucial.
Blank explica que el fechado preciso del surgimiento de las cianobacterias es tan importante porque, ‘una vez que se tiene oxígeno, se tiene una biosfera enteramente nueva’.
Las Cianobacterias son las únicas bacterias que producen oxígeno como un subproducto de su metabolismo. No fue hasta que estas criaturas aparecieron en la Tierra que el oxígeno no fue encontrado en la atmósfera de la Tierra. ‘Ningún otro microbio fotosintético es tan eficiente,’ dijo Blank.
Los científicos inicialmente creyeron que el cianobacterias estaban presentes en la Tierra ya hace 2.7 billones de años atrás. Blank ha desafiado este punto de vista presentando fechas que ella siente que proporcionan una cronología más precisa de la evolución de las cianobacterias y otros linajes de las bacterias en general. Con estos datos, ella pudo también precisar mejor el surgimiento de otros organismos. Ella ha determinado que las cianobacterias sólo pueden ser fechadas hace 2.3 billones años atrás.
Análisis Genético
Blank, un profesor asistente de geomicrobiología en el Departmento de Ciencias Planetarias y de la Tierra en la Universidad de Washington en St. Louis, usaron una técnica evolucionista de análisis de la que fue pionero Carl Woese, Ph.D., profesor honorario de microbiología en la Universidad de Illinois, para construir árboles evolutivos de las bacterias.
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Woese inició la exploración de la técnica de usar genes de RNA ribosómico para hacer los primeros árboles genealógicos de microbios. Él fue también la primera persona en distinguir entre los dos dominios de vida microbiana - las Bacterias y Archaea. Estas Archobacterias no están relacionadas con la era Arcaica anteriormente citada.
Usando muchos genes que son comunes para todas estas criaturas, Blank pudo construir árboles evolutivos con mejor exactitud cronológica que los producidos previamente, que usaban menos genes. Basado en la magnitud de los cambios, Blank podría determinar cuán distante estaba el organismo del último antepasado común.
Blank obtuvo sus secuencias de genes de secuencias enteras de cromosomas que están disponibles en GenBank, una base de datos pública patrocinada por los Institutos Nacionales de Salud. Esto proporcionó grandes cantidades de datos para enriquecer los árboles evolutivos.
De estos datos, los diagramas de Blank muestran cómo los diferentes tipos de metabolismo evolucionaron. Por ejemplo, sus datos muestran que los organismos que producen oxígeno se desarrollaron de organismos que metabolizan azufre. Sus diagramas se basan en la idea que la evolución es un proceso de bifurcación en el cual los descendientes de un antepasado común lentamente divergieron en unos pocos organismos, cada uno de los cuales divergieron en unos cuantos más, y así sucesivamente hasta que la multitud de los organismos que vemos hoy se desarrollaron.
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Estos árboles genealógicos también sacan a la vista qué genes del organismo son mínimos como los genes del último antepasado común. Estos organismos estarán más hacia las picos de las líneas, mientras esos con genes que estrechamente se parecen a los genes del último antepasado común estarán más cercanos al centro del árbol. ‘Los picos del árbol usan oxígeno, así es que ellos fueron los primeros que dieron origen al uso de oxígeno,’ explicó Blank.
Abriendo Nuevas Áreas De Estudio
Mientras los sitios Blank evidencian en el registro geológico como la razón de sus descubrimientos son más precisos que los precedentes, ella admite que hay un pedazo de prueba que puede desautorizar su cronología propuesta.
Los indicadores de lípidos, parecido a fósiles en las rocas que proporcionan una prueba de la presencia de especies en el pasado, en el registro de la roca señalan que las cianobacterias pudieron haber estado presentes ya hace 2.7 billones de años atrás. Pero, porque la investigación antigua de lípidos justamente empezó en 1999, esta prueba está todavía siendo examinada.
La investigación de Blank también trae a colación la pregunta de cómo funcionaron los núcleos durante un billón de años antes de que la mitocondria apareciese. La mitocondria es la central eléctrica de la célula; procesan recursos y los convierten en la energía celular. Al hacer mapas de cromosomas para su investigación, Blank observó que antes de 2.2 billones años atrás, la mitocondria no estaba presente en las células eucarióticas (las células más altamente desarrolladas que contienen mitocondrias y otros orgánulos con una membrana). ‘Éste es un entendimiento intrigante en la evolución de los eucariotas,’ dijo Blank.
http://www.astrobio.net/news/article928.html
