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¿Por qué había poco oxígeno en el Proterozoico?

Área: Biología — lunes, 12 de octubre de 2009

Microorganismos metabolizadores de azufre podrían haber mantenido bajos los niveles de oxígeno libre en la Tierra primitiva.

Foto
Bacterias del azufre. Foto: David Patterson, Linda Amaral Zettler, Virginia Edgcomb.

Durante miles de millones de años la vida en la Tierra estuvo dominada por microorganismos. La aparición de vida compleja, como la multicelular que dio lugar a los animales como nosotros, se dio hace muy poco tiempo, hace menos de 600 millones de años. Se cree que el aumento de oxígeno terrestre fue el que precisamente sustentó un metabolismo rápido que permitió la aparición de esas nuevas formas de vida. En esta misma web vimos hace poco cómo habían conseguido describir el perfil de aumento de este gas en la atmósfera terrestres a lo largo de cientos de millones de años.
Pero los organismos fotosintéticos llevaban miles de millones de años produciendo oxígeno, ¿Adónde se fue ese oxígeno?
Se ha echado la culpa de este bajo nivel de oxígeno, sobre todo en los primeros tiempos, a su implicación de ciclos geoquímicos, en los cuales el oxígeno oxidaba otros elementos. Los grandes depósitos de óxido de hierro presentes en la corteza terrestre y que son de esas épocas primitivas así parecen atestiguarlo. Pero no está clara la razón para estos bajos niveles de oxígeno en épocas posteriores. Ahora proponen una nueva hipótesis al respecto. Según un estudio publicado en PNAS ciertos microorganismos del azufre podrían haber contribuido a mantener los niveles de oxígeno bajos. Según los autores varios ciclos de realimentación que relacionan la biota con los nutrientes mantuvieron esos ciclos, creando un ambiente bajo en oxígeno y poco amistoso para vida multicelular.
Los científicos se han estado preguntado porqué la Tierra permaneció tanto tiempo con niveles de oxígeno bajo. Incluso después de “La Gran Oxidación” y el desarrollo de seres eucariotas, todo estuvo en un extraño parón durante mil millones de años, con bajos niveles de oxígeno y sin vida compleja.
Según Mark Claire, de University of Washington (Seattle), no comprendemos totalmente los sistemas biogeoquímicos que estaban funcionando en esas épocas, algo estaba manteniendo esos niveles de oxígeno bajos.
Ese algo podrían haber sido microorganismos que vivieran de la oxidación del azufre. Estos microbios no liberan oxígeno de la atmósfera, sino que más bien lo consumen. En estudios previos se sugiere que océanos de esa época (Proterozoico) eran ricos en azufre. Así que estos investigadores proponen que un abundancia relativa de este tipo de microbios metabolizadores del azufre estaría interfiriendo en el ciclo biogeoquímico, produciendo esta estasis.
Aunque los organismos fotosintéticos normales seguían produciendo oxígeno en las capas superficiales de los océanos, una capa tóxica se extendía por debajo de ella. Allí bacterias verdes y púrpuras, así como otros microorganismos usaban el azufre que la erosión transportaba desde la parte continental para sobrevivir. Según Andrew Knoll de Harvard University, como es más fácil usar compuestos de azufre (sulfuros) que moléculas de agua, estos microorganismos tenían una ventaja. Pero la fotosíntesis basada en el azufre no produce oxígeno libre, que en la “normal” proviene del agua. Este tipo de fotosíntesis prevalecería sobre la normal y de ahí los bajos niveles de oxígeno.
Según los microorganismos basados en azufre iban muriendo, su descomposición robaba oxígeno disuelto en el agua produciendo una “capa muerta” gruesa. Estos procesos siguen ocurriendo en la actualidad, como en el Golfo de México.
Finalmente esto cambió, quizás el hierro continental entró en el ciclo biogeoquímico reaccionando con el azufre y formando pirita, lo que dejaría a los microorganismos del azufre en clara desventaja sobre los fotosintetizadores normales y la producción de oxígeno libre aumentó. Justo después, hace unos 600 millones años, aparecieron las primeras formas de vida multicelular compleja.
Estos investigadores tienen planes de buscar rastros en el registro fósil en busca de pruebas para su hipótesis.

Fuentes y referencias:
Nota en Science News.
Los océanos primitivos eran tóxicos.
Sobre la aparición del oxígeno en la Tierra.

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