Fósiles microbianos encontrados en roca submarina de 3.400 millones de años
ARRIBA: Vetas de sílex de 3.420 millones de años (gris oscuro) en rocas en el cinturón de piedra verde de Barberton en SudáfricaAXEL HOFMANN
Los investigadores han descubierto restos de células fosilizadas en una roca que hace aproximadamente 3.400 millones de años era una grieta de vena hidrotermal en el lecho rocoso que contenía agua sobrecalentada. Los microfósiles, descritos hoy (14 de julio) en Science Advances, respaldan la teoría de que tales vetas fueron caldo de cultivo para las primeras formas de vida de la Tierra, así como la idea de que los microbios primitivos eran productores de metano.
Sobre la base de análisis químicos muy detallados [el] filamentoso . . . Las estructuras se interpretan como microbios que reciclan metano, escribe Malcolm Walter, un astrobiólogo del Centro Australiano de Astrobiología que no participó en el estudio, en un correo electrónico a The Scientist. Esta es una adición importante al muy raro registro de microfósiles arcaicos tempranos.
Las venas hidrotermales en las rocas contienen agua subterránea calentada por magma que sube a la superficie como fuentes termales o géiseres en la tierra o respiraderos en el lecho marino, y Se cree que se encuentran entre los primeros lugares de la Tierra donde comenzó la vida. Eso se debe a que están enriquecidos con los tipos de elementos químicos que se cree que crean un entorno en el que los microbios podrían originarse potencialmente, dice Barbara Cavalazzi, geobióloga y astrobióloga de la Universidad de Bolonia. Específicamente, dice, proporcionan el tipo de entorno químico adecuado para metanógenos, microbios que generan metano, que se cree que se encuentran entre las primeras formas de vida.
Los miles de millones de años transcurridos desde la infancia de la vida significan que las antiguas venas hidrotermales son largas. desaparecieron, los procesos geológicos los aplastaron, los movieron, los llenaron con un tipo de cherta de roca sedimentaria o los tres. Hay pocos lugares en la Tierra donde es posible encontrar pedernal lleno de fósiles bien conservados, incluso menos donde el pedernal representa vetas hidrotermales antiguas, y menos aún donde esas venas se remontan al Eón Arcaico, hace 34 mil millones de años. Uno de esos lugares es el cinturón de piedra verde de Barberton en las montañas Makhonjwa de Sudáfrica, donde Cavalazzi y su equipo recolectaron sus muestras de 3420 millones de años.
Se han encontrado otros microfósiles de edad similar o incluso más antiguos. muestras de pedernal, pero el atractivo de las rocas particulares que eligió Cavalazzi es que se originaron en el fondo marino, la roca que se encuentra en las profundidades del lecho marino. Esto significaría que el único tipo de microorganismos que podrían estar presentes serían aquellos que obtienen energía a través de procesos químicos (quimiotrofos), como los metanógenos. Descartó la posibilidad de encontrar fotótrofos, que convierten la luz en energía y que se cree que evolucionaron más recientemente, explica Cavalazzi.
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El equipo de Cavalazzi cortó la roca en secciones de 3050 m de espesor para observarlas bajo el microscopio. En la interfaz entre el pedernal (que alguna vez habría sido acuoso) y la roca huésped, encontraron pequeñas estructuras filamentosas del tamaño y la forma de microbios, en promedio, 42 m de largo y 0,77 m de diámetro. Algunos se agruparon en formaciones que se asemejan a biopelículas de microbios que crecen juntos en una superficie.
Arriba: imagen de microscopía óptica de un trozo de roca que muestra microfósiles filamentosos; Abajo: imagen Raman confocal 3D que muestra materia carbonosa dentro de filamentos microfósiles CAVALAZZI; CAVALAZZI ET AL., 2021
El equipo también utilizó espectrometría de masas y un tipo especializado de imágenes llamado microespectroscopia Raman para examinar la composición química de los filamentos y el sílex circundante.
Estoy bastante convencido, dice el químico ambiental Eli Moore de la Universidad de Rowan, quien no participó en la investigación. La morfología [de los fósiles] se parece a colonias celulares, y luego dentro de los fósiles tienen altas concentraciones de carbono, nitrógeno e hidrógeno, por lo que realmente se parece a la materia orgánica. . . lo más probable es que represente células antiguas.
El análisis también mostró la presencia de níquel en el pedernal, lo que es particularmente interesante, dice Moore, porque el níquel es un cofactor metálico importante en el proceso biológico de la metanogénesis microbiana.
La evidencia es definitivamente fuerte de que estos filamentos son de hecho metanógenos arcaicos fosilizados, y es más definitiva que la obtenida de microfósiles descubiertos previamente, dice.
Los informes anteriores de microfósiles filamentosos habían sido debatidos como biomorfos abiogénicos potenciales, es decir, estructuras orgánicas que parecen células pero que se producen como resultado de procesos geoquímicos, no biológicos. Pudimos excluir cualquier posibilidad de que nuestras estructuras estuvieran relacionadas con algún proceso abiótico, dice Cavalazzi, porque tienen una composición diferente de los biomorfos abiogénicos y formaron biopelículas típicamente microbianas.
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No podemos estar completamente seguros, al cien por cien, de que alguna vez fueron células, porque no estábamos allí cuando esto sucedía, dice Cavalazzi. Pero tomando todos los datos juntos, continúa, apoyan firmemente el origen biológico de estas estructuras.