Investigadores de la UCLA y la Universidad de Wisconsin-Madison han confirmado que los fósiles microscópicos descubiertos en una pieza de roca de casi 3.500 millones de años en el oeste de Australia son los fósiles más antiguos jamás encontrados y, de hecho, la evidencia directa más temprana de la vida en la Tierra.
El estudio, publicado hoy en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias , fue dirigido por J. William Schopf, profesor de paleobiología en UCLA, y John W. Valley, profesor de geociencia en la Universidad de Wisconsin-Madison. La investigación se basó en nuevas tecnologías y experiencia científica desarrollada por investigadores en la UW-Laboratorio Madison WiscSIMS.
El estudio describe 11 especímenes microbianos de cinco taxones separados, vinculando sus morfologías a las firmas químicas que son características de la vida. Algunos representan bacterias y microbios ahora extintos de un dominio de la vida llamado Archaea, mientras que otros son similares a las especies microbianas que todavía se encuentranhoy en día. Los hallazgos también sugieren cómo cada uno pudo haber sobrevivido en un planeta sin oxígeno.
Los microfósiles, llamados así porque no son evidentes a simple vista, fueron descritos por primera vez en la revista Science en 1993 por Schopf y su equipo, que los identificó basándose principalmente en las formas únicas, cilíndricas y filamentosas de los fósiles.Schopf, director del Centro para el Estudio de la Evolución y el Origen de la Vida de la UCLA, publicó más pruebas de sus identidades biológicas en 2002.
Recolectó la roca en la que se encontraron los fósiles en 1982 del depósito de sílex Apex de Australia Occidental, uno de los pocos lugares en el planeta donde se ha preservado la evidencia geológica de la Tierra primitiva, en gran parte porque no ha sido sometida a geologíaprocesos que lo habrían alterado, como el entierro y el calentamiento extremo debido a la actividad tectónica de placas.
Pero las interpretaciones anteriores de Schopf han sido discutidas. Los críticos argumentaron que son minerales extraños que solo se ven como especímenes biológicos. Sin embargo, dice Valley, los nuevos hallazgos aclararon estas dudas; los microfósiles son de hecho biológicos.
"Creo que está resuelto", dice.
Utilizando un espectrómetro de masas de iones secundario SIMS en UW-Madison llamado IMS 1280, uno de los pocos instrumentos de este tipo en el mundo, Valley y su equipo, incluidos los geocientíficos del departamento Kouki Kitajima y Michael Spicuzza, pudieronsepare el carbono que compone cada fósil en sus isótopos constituyentes y mida sus proporciones.
Los isótopos son versiones diferentes del mismo elemento químico que varían en sus masas. Las diferentes sustancias orgánicas, ya sea en roca, microbio o animal, contienen proporciones características de sus isótopos de carbono estables.
Usando SIMS, el equipo de Valley pudo separar el carbono 12 del carbono 13 dentro de cada fósil y medir la proporción de los dos en comparación con un estándar de isótopos de carbono conocido y una sección de la roca sin fósiles en la quefueron encontrados.
"Las diferencias en las relaciones de isótopos de carbono se correlacionan con sus formas", dice Valley. "Si no son biológicas, no hay razón para tal correlación. Sus relaciones C-13 a C-12 son características de la biología yfunción metabólica "
Según esta información, los investigadores también pudieron asignar identidades y comportamientos fisiológicos probables a los fósiles encerrados dentro de la roca, dice Valley. Los resultados muestran que "estos son un grupo primitivo, pero diverso de organismos", dice Schopf.
El equipo identificó un grupo complejo de microbios: bacterias fototróficas que habrían dependido del sol para producir energía, Archaea que produjo metano y gammaproteobacterias que consumieron metano, un gas que se cree que es un componente importante de la atmósfera temprana de la Tierra antes de que el oxígeno fuerapresente.
El equipo de Valley tardó casi 10 años en desarrollar los procesos para analizar con precisión los microfósiles; fósiles tan antiguos y raros nunca antes han sido sometidos a análisis SIMS. El estudio se basa en logros anteriores en WiscSIMS para modificar el instrumento SIMS, para desarrollarprotocolos para la preparación y análisis de muestras, y para calibrar los estándares necesarios para que coincidan lo más posible el contenido de hidrocarburos con las muestras de interés.
En preparación para el análisis SIMS, el equipo necesitaba moler minuciosamente la muestra original lo más lentamente posible para exponer los delicados fósiles, todos suspendidos en diferentes niveles dentro de la roca y encerrados en una capa dura de cuarzo, sin realmenteDestruyéndolos. Spicuzza describe hacer innumerables viajes por las escaleras en el departamento como el técnico de geociencia Brian Hess molió y pulió cada microfósil en la muestra, un micrómetro a la vez.
Cada microfósil tiene aproximadamente 10 micrómetros de ancho; ocho de ellos podrían caber a lo largo del ancho de un cabello humano.
Valley y Schopf son parte del Consorcio de Investigación de Astrobiología de Wisconsin, financiado por el Instituto de Astrobiología de la NASA, que existe para estudiar y comprender los orígenes, el futuro y la naturaleza de la vida en la Tierra y en todo el universo.
Estudios como este, dice Schopf, indican que la vida podría ser común en todo el universo. Pero lo más importante, aquí en la Tierra, porque ya se demostró que varios tipos diferentes de microbios ya estaban presentes hace 3.500 millones de años, nos dice que "la vida tuvo que haber comenzado sustancialmente antes, nadie sabe cuánto antes, y confirma que no es difícil que la vida primitiva se forme y evolucione a microorganismos más avanzados ", dice Schopf.
Estudios anteriores de Valley y su equipo, que datan de 2001, han demostrado que los océanos de agua líquida existían en la Tierra ya hace 4.300 millones de años, más de 800 millones de años antes de que los fósiles del presente estudio hubieran estado vivos, y solo250 millones de años después de que se formara la Tierra.
"No tenemos evidencia directa de que la vida existiera hace 4.300 millones de años, pero no hay ninguna razón por la que no podría haberlo", dice Valley. "Esto es algo que a todos nos gustaría descubrir".
UW-Madison tiene un legado de retrasar las fechas aceptadas de la vida temprana en la Tierra. En 1953, el fallecido Stanley Tyler, un geólogo de la universidad que falleció en 1963 a la edad de 57 años, fue la primera persona en descubrirmicrofósiles en rocas precámbricas. Esto retrasó los orígenes de la vida hace más de mil millones de años, de hace 540 millones a 1.8 mil millones de años.
"La gente está realmente interesada en cuándo surgió la vida en la Tierra", dice Valley. "Este estudio fue 10 veces más lento y más difícil de lo que imaginé al principio, pero se hizo realidad debido a muchas personas dedicadas que han sidoentusiasmado por esto desde el primer día ... Creo que se realizarán muchos más análisis de microfósiles en muestras de la Tierra y posiblemente de otros cuerpos planetarios ".
La investigación fue apoyada por el Instituto de Astrobiología de la NASA en la Universidad de Wisconsin-Madison y el Centro para el Estudio de la Evolución y el Origen de la Vida en UCLA. WiscSIMS es apoyado por la National Science Foundation EAR-1355590 y UW-Madison.
En un extracto de un libro de J. William Schopf publicado en 1999, "Cradle of Life", describe los microfósiles que recuperó en 1982 como tales :
"Los fósiles de Apex son frágiles. Difícil de encontrar. Difícil de estudiar. Son abundantes pero carbonizados, desmenuzados, demasiado cocidos. Los trocitos y pedazos pequeños son comunes pero generalmente anodinos; los fragmentos cortos de dos o tres celdas son raros yfácil de pasar por alto; los especímenes de muchas celdas son pocos y distantes entre sí, y los fósiles que podrían llamarse "bien conservados", como los del depósito Gunflint y Bitter Springs, son inexistentes. Si estos restos no fueran tan antiguos como lo seríanno merece mucha atención "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Wisconsin-Madison . Original escrito por Kelly April Tyrrell. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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